Tüvirakkude omadused. Tüvirakud – ravi, uuringud, tõde tüvirakkudest. Avastamise ja uurimise ajalugu

Alates meeldejäävast suvepäev Alates 1909. aastast, mil vene histoloog Aleksandr Maksimov võttis kasutusele termini "tüvirakud", pole vaidlused nende üle vaibunud. Igal aastal paljastavad teadlased oma saladused, mis tekitavad uusi mõistatusi.

Niisiis, tüvirakud. Mis see on - imerohi kõigi hädade vastu või suurim eksiarvamus parimad meeled arstiteadus? Loomkatsed kinnitavad, et nende imerakkude abil on võimalik ravida pahaloomulisi kasvajaid, põletikke liigestes, maksa-, südame- ja maohaigusi. Orenburg on lisatud ka Venemaa linnade nimekirja, kus seda progressiivset meetodit kasutatakse. Tüvirakke on siin hakatud kasutama liigeste raviks. Kuid on teadlasi, kes räägivad tüvirakkude kasutamisest väga väljapeetud praegusel teadmiste tasemel nende mõju kohta organismile ja soovitavad neid kasutada ainult nende ravimiseks, kellel pole muud võimalust oma elu päästa.

Tüvirakud: mis need on?

Lapsed juba teavad, et elusorganism, olgu see siis inimene, loom või taim, saadakse pärast meeste ja naiste sugurakkude ühinemist. Selle tulemusena moodustub sügoot. See on diploidne struktuur, millel on täielik kromosoomide komplekt ja mis tekitab absoluutselt mis tahes rakke. Rohkem lihtsas keeles Sügoot on ainulaadne looduslooming, millest sünnivad kõik eluskehade osad teadusele siiani arusaamatul viisil.

On selge, et selleks peab sügoot moodustama palju rakustruktuure, et neid jätkuks kõigile organitele. Imetajatel hakkab see jagunema päeva jooksul pärast moodustumist. Tulemuseks on 2 väikest "sügoot tütart", mis on 100% identsed nende "sügoot-emaga". Veel pooleteise päeva pärast jagatakse "tütred" uuesti kaheks, moodustades 4 kaksikut - "lapselapsed". 5. päeva lõpuks sisaldab embrüo umbes 30 rakku, mis on algse sigoodi täpsed koopiad, ainult mitu korda väiksemad. Neid nimetatakse blastomeerideks. Selles etapis sünteesitakse aktiivselt DNA-d ja neis olevaid valke, kuid genoom pole veel kaasatud ja tuumades ei toimu transkriptsiooni, see tähendab, et need on veel ebaküpsed. Loodame, et oleme väga selgelt selgitanud, mis on tüvirakud. Liialdatult võib neid nimetada lihtsalt tainaks ja keegi ei tea, mida loodus sellest hallitab, kas käed, jalad või süda ja maks. Tüvirakud esinevad organismides mitte ainult nende arengu algfaasis, vaid ka siis, kui kõik elundid on juba täielikult moodustunud, see tähendab kuni eluea lõpuni. Neid on vaja kudede taastamiseks pärast kahjustusi; ainult vanematel inimestel on ligikaudu 50 korda vähem tüvirakke kui noortel. Kõigil neil on kaks omadust – võime ise uueneda ilma diferentseerumiseta ja võime toota väga spetsiifilisi rakke.

Embrüonaalsed tüvirakud – mis need on?

Lühidalt nimetatakse neid ESK-ks. Nagu eespool mainitud, moodustuvad nad sügoodist ja moodustavad embrüo rakumassi selle esimeses eluetapis. Kõik need on pluripotentsed, see tähendab, et nad võivad muutuda mis tahes organi rakuks. ESC-de oluline eristav tunnus on see, et nad ei ole veel võimelised tootma kudede ühilduvuse eest vastutavaid antigeene. Igaühel meist on individuaalne selliste antigeenide komplekt, mis viib selleni, et inimese immuunsüsteem, kellele neid manustatakse, ei tunne ära doonori tüvirakke. ESC-de puhul on see probleem minimaalne, seetõttu soovitatakse neid kasutada raviprotseduurides, näiteks tüvirakkudega liigeste raviks. Kuid nõrgenenud immuunsüsteemiga eksperimentaalsetel hiirtel, kellele siirdati ESC-d, täheldati pahaloomuliste kasvajate ilmnemist. Niisiis, täpne vastus süsteemidega toimuvale Inimkeha pärast ESC viimist oma organitesse veel mitte. Teine puudus on see, et embrüo sureb pärast nende eemaldamist, mistõttu on võimatu saada autogeenset materjali, ainult doonormaterjali.

Loote tüvirakud ehk FSC

Seda materjali saadakse loote osadest pärast aborti, kui loode ei ole vanem kui 12 nädalat. Selles etapis on esialgsed tüvirakud või blastomeerid juba otsustanud oma edasise saatuse ja alustanud diferentseerumist. See tähendab, et nad on juba teatud arvu jaotust läbinud. Nende teine ​​omadus on see, et FGC-st on võimatu toota ühtegi vajalikku rakku, vaid ainult ühte asja, näiteks närvisüsteemi kudesid või kardiovaskulaarseid või osteokondraalseid kudesid. See on nende suur eelis, sest arstid saavad neid spetsiifilisemalt kasutada ja tüsistuste riski vähendada. Just nendele põhimõtetele tugineb näiteks artroosi ravi tüvirakkudega. Venemaal on see meetod veel testimisjärgus, kuna FSK-l on mõned puudused. Need seisnevad selles, et hepatiit, AIDS, mükoplasma ja mõned teised viirused võivad juba esineda looterakkudes. Seetõttu peaks selline materjal kohustuslik läbima kuluka lisauuringu ja ettevalmistuse spetsiaalse varustuse abil. Teine probleem nende kasutamisel on juriidiline küsimus, millega tuleb kokku leppida.

Sünnitusjärgsed tüvirakud ehk PSC-d

Mõiste "postnataalne" tähendab "pärast sündi", see tähendab kogu inimese elu. Arvatakse, et praeguses staadiumis pole kvaliteetseid tüvirakke, kuid need on endiselt olemas, isegi vanematel inimestel, kuid neil on ainult madal potentsiaal (potentsiaal). Kuid neid saab kasutada suure tõhususe ja ohutusega, kuna PSC-d on autogeensed ega ole doonorilt saadud. Võttes selle aluseks, alustasid nad Orenburgis ja teistes sarnast ravi praktiseerivates kliinikutes. See seisneb selles, et patsiendi enda tüvirakud võetakse patsiendilt punktsiooni teel laboris spetsiaalsed seadmed need aktiveeritakse, kasvatatakse vajaliku koguseni ja viiakse uuesti peremeesorganismi. Tema kehas saadetakse tüvirakud kahjustatud elundisse, kus nad alustavad taastumisprotsessi.

Sellel meetodil on kaks probleemi:

1. Kunagi pole kindlalt teada, kas immuunsüsteem lükkab oma tüvirakud tagasi või aktsepteerib neid.

2. Keegi ei tea täpselt, mis juhtub nende normaalsest keskkonnast (luuüdist) eraldatud tüvirakkudega ja kuidas need laboris kasvatamisel muutuvad.

Nendel põhjustel pole Orenburgi-suguses linnas artroosiga patsientidele PSC-de siirdamise katseid läbi viinud teadlased veel 100% garantiid andnud. Tüvirakud on nende arvates fantastiline läbimurre meditsiinis, kuid neid pole veel täielikult mõistetud.

Postnataalsete rakkude tüübid

Saime teada, et ESC-d on kõik universaalsed, st neist võib saada ükskõik mida. FSC-d on spetsiifilisemad, kuid neid saab kasutada loomiseks erinevad organid tervetes süsteemides, näiteks närvisüsteemis. Ja PSC-del on kõige väiksem patenteeritavus, see tähendab, et nad on maksimaalselt diferentseeritud. Nende hulgas on järgmised:

hematopoeetiline või HSC;

multipotentsed mesenhümaalsed stroomarakud ehk MMSC-d;

Koespetsiifiline;

Kõik lümfotsüüdid, punased verelibled, trombotsüüdid ja muud vererakud saadakse HSC-dest.

Koespetsiifiliste eellasrakkude (antetsedentsete) tüvirakkude roll erinevatel põhjustel surnud elundikudede tavaliste rakkude asendamisel. Nende eripäraks on rangelt fikseeritud jagunemiste arv, mistõttu neid ei liigitata alati tõelisteks tüvirakkudeks.

Liigeste mittekirurgilise ravi võimalused

On kindlaks tehtud, et MMSC-d muutuvad edasise jagunemise tulemusena osteoblastideks, kondrotsüütideks ja adipotsüütideks. Ortopeedid ja traumatoloogid on oma sellesuunaliste uurimistöödega kuulsaks saanud. Vene linn Orenburg. Nad ravisid artroosi MMSC tüvirakkudega patsientidele, kes ei saanud enam kõndida, nende liigeste kahjustus oli nii tõsine. Nende patsientide rasvkoest võeti tüvirakud, seejärel paigutati materjal steriilsesse keskkonda spetsiaalsesse keskkonda, kus kasvatati kahe nädala jooksul soovitud tüüpi rakke. Enne saadud ravimi manustamist patsientidele kontrolliti seda põhjalikult igasuguste patogeenide esinemise suhtes. Peal praegu kõik, kes on sellise ravi läbinud, tunnevad end rahuldavalt ja nende artroosi nähud on oluliselt vähenenud. Kuid nagu arstid ütlevad, on lõplikud järeldused veel kaugel, kuna see on vajalik täiendavad testid ja vaadake, kuidas testitud patsientidel kahe aasta pärast läheb. Seni võib Orenburgi tehtud tööd pidada vaid esimeseks edukaks Venemaa eksperimendiks. Tüvirakkude artroos, artriit, hemartroos ja muud haigused (kui need on kinnitatud positiivseid tulemusi) suudab inimesi "ravida" ilma kalleid ja halvasti säilinud endoproteese paigaldamata, mis säästab patsiente keerulistest ja rasked operatsioonid. Teine MMSC-de kasutamise suund on nende diferentseerumine müotsüütideks lihaskoe taastamiseks.

Nabaväädi veri

Statistika kohaselt mõjutab ühel või teisel määral liigeste artroos üle poole maailma elanikkonnast. MMSC tüvirakud toovad tõenäoliselt tuhandetele inimestele rõõmu valututest ja kergetest liikumistest ning panevad paljud neist tööle. Neid MMSC-sid saadakse mitte ainult luu- ja rasvkoest, vaid ka nabaväädiverest. Seda kogutakse pärast lapse sündi ja nabanööri sidumist. Saadud materjal on umbes 80 ml. Eriti kõrge tervendav toime toodab siiriku, mis ühendab nabaväädivere ja luuüdi. Seda verd saab arstide sõnul kasutada lisaks artroosile enam kui 70 vaevuse, sealhulgas vähi puhul. Teadlastel on suured lootused võimalusele kasutada nabaväädiverd teiste meetoditega ravimatute laste haiguste, näiteks leukeemia, sarkoomi ja ajuvähi tõhusaks raviks. Praegu on käimas uuringud, et teha kindlaks, kuidas nabaväädivere tüvirakud käituvad, kui neid manustatakse skisofreenia, tserebraalparalüüsi ning Parkinsoni ja Alzheimeri tõvega patsientidele. Seda materjali kogutakse ja hoitakse verepankades. Need on avalikud ja privaatsed.

Taimsed tüvirakud

Kõigil taimedel, kuna need on mitmerakulised süsteemid, on ka tüvirakud, mis on koondunud kallusesse, seemikutesse, pungadesse ja noortesse võrsetesse. Uuriti ženšenni, edelweissi, roosi, gardeenia ja teiste taimedega. Kuid kõige positiivsemaid tulemusi näitasid punaste või Amuuri viinamarjade tüvirakud. Venemaa Teaduste Akadeemia Kaug-Ida filiaal leidis, et just nemad aitavad ravida hepatiiti, ja Krimmi teadlased on leidnud, et taimede, eriti viinamarjade tüvirakke saab kasutada vähiravis. Suurt huvi pakub ka algselt Prantsuse punasest veinist avastatud ja seejärel viinamarjade tüvirakkudest leitud aine resveratrool. See on esmatähtis abiline võitluses noorusliku naha ja keha eest. Seda avastust kasutasid vananemisvastase kreemi “Libriderm” loojad. Viinamarjadest saadud tüvirakud mitte ainult ei aita siluda kortse ja eemaldada lõtvunud nahka, vaid ka niisutavad seda suurepäraselt, muutes selle pehmeks, õrnaks ja kaitstuks. Libridermi proovinud naised tõstavad esile järgmised eelised:

Õrn tekstuur;

Lihtne kehale kanda;

Ei põhjusta allergilisi reaktsioone;

Niisutab nahka peaaegu kogu päeva;

Leevendab ärritust.

Mis neile kreemi juures ei meeldinud, oli kõrge hind ja märgatava noorendamise puudumine pärast kuuajalist kasutamist.

DIY tüvirakkude ravim

Arvatakse, et taimedest võetud tüvirakud on palju vähem ohtlikud kui inimestelt või loomadelt võetud tüvirakud, kuna need kannavad vähem geneetilist teavet ja neil pole nii võimsat ja mis kõige tähtsam - ettearvamatut mõju. Kuid need, eriti kui neid manustatakse süstimise teel, võivad põhjustada soovimatuid tagajärgi. Kuid Moskva Riikliku Ülikooli töötaja sõnul välispidiseks kasutamiseks. Lomonosov E. Rodimina, läheb ainult hea poole. Ta pakub isegi retsepti, kuidas teha kodus kreemi, milles tüvirakud hakkavad näonaha seisundit parandama.

Tooraineks võivad olla pungad ja noored viinamarjavõrsed, kuid kõige parem on viinamarjapõõsastelt pistikud lõigata ja neile kalluseid kasvatada. Selleks pannakse oksad päevaks või paariks vette, seejärel võetakse need välja, mähitakse veega (või märja ajalehe) niisutatud kaltsu sisse, seejärel tsellofaankotti ja asetatakse sooja kohta. Saadud kallus tuleb eraldada, kuivatada ja jahvatada. Järgmisena valage tasane lusikas (supilusikatäis) klaasi (100 g) viinaga ja jätke 7 päevaks seisma. Viinamarjade pungad ja idud tuleb panna anumasse ja täita ka viinaga. Lisage saadud infusioon valmistatud madala rasvasisaldusega kreemile, näiteks aloe verale, ja segage hoolikalt. Toodet võib võtta ka suu kaudu, lisades teedele ja mahladele paar tilka.

Mis tüüpi tüvirakke on olemas?

Tüvirakkudest on kirjutatud palju, nii harivaid kui ka süvateaduslikke artikleid. Siiski on vaja seda teemat uuesti puudutada ja lugejale meelde tuletada tüvirakkude põhitüüpe. Lihtsuse huvides on osa materjalist võetud avatud lähtekoodist Vikipeedia.

Tüvirakkude klassifikatsioon

Tüvirakud võib jagada kolm peamist rühma sõltuvalt nende saamise allikast: embrüonaalne, loote ja sünnijärgne (täiskasvanud organismi tüvirakud).

Embrüonaalsed tüvirakud (ESC) moodustavad embrüonaalse arengu varases staadiumis sisemise rakumassi (ICM) ehk embrüoblasti. Nad on pluripotentsed. ESC-de oluline eelis on see, et nad ei ekspresseeri HLA-d (inimese leukotsüütide antigeene), st ei tooda histo-sobivuse antigeene. Igal inimesel on nende antigeenide ainulaadne komplekt ning nende ebakõla doonori ja retsipiendi vahel on siirdamise ajal kokkusobimatuse kõige olulisem põhjus. Seetõttu on tõenäosus, et doonori embrüonaalsed rakud retsipiendi keha poolt tagasi lükatakse, väga väike. Tuleb märkida, et kliinilised uuringud, milles kasutatakse ESC-de diferentseeritud derivaate (tuletatud rakke), on juba alanud. ESC-de saamiseks laboritingimustes on vaja blastotsüst hävitada, et isoleerida ECM, st hävitada embrüo. Seetõttu eelistavad teadlased töötada mitte otse embrüotega, vaid juba valmis, varem isoleeritud ESC liinidega.

ESC-sid kasutavate kliiniliste uuringute suhtes kohaldatakse spetsiaalset eetikakontrolli. Paljudes riikides on ESC-uuringud seadusega piiratud.

ESC-de üks peamisi puudusi on võimatus kasutada siirdamiseks autogeenset, see tähendab oma materjali, kuna ESC-de eraldamine embrüost on vastuolus selle edasise arenguga.

Loote tüvirakud

Loote tüvirakud saadakse lootematerjalist pärast aborti (tavaliselt on tiinusperiood ehk loote emakasisene areng 9-12 nädalat). Loomulikult tekib ka sellise biomaterjali uurimine ja kasutamine eetilised probleemid. Mõnes riigis, näiteks Ukrainas ja Ühendkuningriigis, jätkub töö nende uurimise ja kliinilise kasutamise kallal. Näiteks Briti firma ReNeuron uurib võimalust kasutada loote tüvirakke insuldiravis.

Sünnitusjärgsed tüvirakud

Hoolimata asjaolust, et küpse organismi tüvirakud on embrüonaalsete ja loote tüvirakkudega võrreldes väiksema võimsusega, st suudavad genereerida vähem erinevat tüüpi rakke, eetiline aspekt nende uurimine ja rakendamine ei tekita tõsist vaidlust.

Lisaks tagab autogeense materjali kasutamise võimalus ravi efektiivsuse ja ohutuse. Täiskasvanu tüvirakud võib jagada kolme põhirühma: hematopoeetilised (vereloome), multipotentsed mesenhümaalsed (stromaalsed) ja koespetsiifilised eellasrakud. Mõnikord sisse eraldi grupp nabaväädi vererakud on isoleeritud, kuna nad on küpse organismi kõigist rakkudest kõige vähem diferentseerunud, see tähendab, et neil on suurim toime.

Nabaväädiveri sisaldab peamiselt hematopoeetilisi tüvirakke, aga ka multipotentseid mesenhümaalseid tüvirakke, kuid sisaldab ka teisi unikaalseid tüvirakke, mis teatud tingimustel on võimelised diferentseeruma erinevate elundite ja kudede rakkudeks.

Hematopoeetilised tüvirakud

Hematopoeetilised tüvirakud (GSK)- multipotentsed tüvirakud, millest tekivad kõik müeloidi vererakud (monotsüüdid, makrofaagid, neutrofiilid, basofiilid, eosinofiilid, erütrotsüüdid, megakarüotsüüdid ja trombotsüüdid, dendriitrakud) ja lümfoidsed rakud (T-lümfotsüüdid, B-lümfotsüüdid ja looduslikud tapjarakud) .

Hematopoeetiliste rakkude määratlust on viimase 20 aasta jooksul põhjalikult muudetud. Hematopoeetiline kude sisaldab rakke, millel on pika- ja lühiajaline taastumisvõime, sealhulgas multipotentsed, oligopotentsed ja eellasrakud. Müeloidkoes on üks HSC 10 000 raku kohta. HSC-d on heterogeenne populatsioon.

Vastavalt lümfoidsete ja müeloidsete järglaste proportsionaalsele suhtele (L/M) eristatakse kolme HSC-de alampopulatsiooni. Müeloid-orienteeritud HSC-del on madal L/M suhe (> 0.<3), у лимфоидно ориентированных — высокое (>10). Kolmanda rühma moodustavad “tasakaalustatud” HSC-d, mille puhul 3 ≤ L/M ≤ 10. erinevad rühmad HSC-de vahetulemused näitavad aga, et ainult müeloidile orienteeritud ja "tasakaalustatud" HSC-d on võimelised pikaajaliseks enesepaljunemiseks.

Lisaks näitasid siirdamiskatsed, et iga HSC-de rühm taastas eelistatavalt erineva vererakkude tüübi, mis viitab päriliku epigeneetilise programmi olemasolule iga alampopulatsiooni jaoks.

Enne nabaväädivere kasutamist peeti luuüdi HSC-de peamiseks allikaks. Seda allikat kasutatakse transplantoloogias laialdaselt ka tänapäeval. HSC-d paiknevad luuüdis täiskasvanutel, sealhulgas reieluud, ribid, rinnaku ja teiste luude mobiliseerimine. Rakke saab nõela ja süstla abil otse reiest või pärast verest eeltöötlus tsütokiinid, sealhulgas G-CSF (granulotsüütide kolooniaid stimuleeriv faktor), mis soodustab rakkude vabanemist luuüdist.

Teine, kõige olulisem ja paljutõotav HSC allikas on nabaväädiveri. HSC-de kontsentratsioon nabaväädiveres on kümme korda kõrgem kui luuüdis. Lisaks on sellel allikal mitmeid eeliseid. Neist olulisemad:

• Vanus. Nabaväädi verd kogutakse otse varajases staadiumis organismi elu. Nabaväädivere HSC-d on maksimaalselt aktiivsed, kuna neid ei ole läbi viidud negatiivne mõju väliskeskkond (nakkushaigused, ebatervislik toitumine jne). Nabaväädivere HSC-d on võimelised looma suure rakupopulatsiooni lühikese aja jooksul.
• Ühilduvus. Autoloogse materjali ehk enda nabaväädivere kasutamine tagab 100% ühilduvuse. Sobivus vendade ja õdedega on kuni 25%, reeglina on võimalik kasutada lapse nabaväädiverd ka teiste lähisugulaste raviks. Võrdluseks – sobiva tüvirakudoonori leidmise tõenäosus on 1:1000 kuni 1:1000 000.

Multipotentsed mesenhümaalsed stroomarakud

Multipotentsed mesenhümaalsed stroomarakud (MMSC) on multipotentsed tüvirakud, mis on võimelised diferentseeruma osteoblastideks (rakkudeks) luukoe), kondrotsüüdid ( kõhrerakud) ja adipotsüüdid ( rasvarakud), kardiomüotsüüdid, närvikude, hepatotsüüdid. MMSC-de omadusi uuritakse pidevalt ja igal aastal avastatakse uusi võimeid muuta need rakud teist tüüpi rakkudeks ja kudedeks.

MMSC-de prekursorid embrüogeensel arenguperioodil on mesenhümaalsed tüvirakud (MSC). Neid võib leida mesenhüümi piirkondades, see tähendab idudes sidekoe.

MMSC-de peamine allikas on luuüdi. Lisaks leidub neid rasvkoes ja mitmetes teistes hea verevarustusega kudedes. On tõendeid selle kohta, et MMSC-de looduslik koe nišš asub perivaskulaarselt - ümber veresooned. Lisaks on MMSC-sid leitud piimahammaste viljalihast, looteveest, nabaväädiverest ja Whartoni tarretisest. Neid allikaid uuritakse, kuid praktikas kasutatakse neid harva.

Näiteks noorte MMSC-de eraldamine Whartoni tarretisest on äärmiselt töömahukas protsess, kuna selles asuvad rakud paiknevad ka perivaskulaarselt. Aastatel 2005–2006 määratlesid MMSC eksperdid ametlikult rea parameetreid, millele rakud peavad vastama, et neid MMSC populatsiooniks klassifitseerida. Avaldatud on artikleid, mis tutvustavad MMSC-de immunofenotüüpi ja ortodoksse diferentseerumise suundi. Nende hulka kuulub diferentseerumine luu-, rasv- ja kõhrekoe rakkudeks.

MMSC-de eristamiseks neuronitaolisteks rakkudeks on tehtud mitmeid katseid, kuid teadlased kahtlevad endiselt, et saadud neuronid on funktsionaalsed. Katseid tehakse ka MMSC-de diferentseerumise valdkonnas müotsüütideks - rakkudeks lihaskoe. Kõige olulisem ja lootustandvam valdkond kliiniline rakendus MMSC-d siirdatakse koos HSC-dega, et parandada luuüdi või nabaväädivere tüvirakkude proovi siirdamist.

Arvukad uuringud on näidanud, et inimese MMSC-d võivad vältida siirdamise äratõukereaktsiooni, suhelda dendriitrakkude ja T-lümfotsüütidega ning luua tsütokiinide tootmise kaudu immunosupressiivset mikrokeskkonda.

On tõestatud, et inimese MMSC-de immunomoduleerivad funktsioonid paranevad, kui need siirdatakse põletikulisse keskkonda. suurenenud tase gamma-interferoon. Teised uuringud on nende leidudega vastuolus isoleeritud MSC-de heterogeense olemuse ja nendevaheliste oluliste erinevuste tõttu sõltuvalt kultiveerimismeetodist.

Kudespetsiifilised eellasrakud

Koespetsiifilised eellasrakud (prekursorrakud) on halvasti diferentseerunud rakud, mis paiknevad erinevates kudedes ja elundites ning vastutavad oma rakupopulatsiooni uuendamise eest ehk surnud rakkude asendamise eest. Nende hulka kuuluvad näiteks müosatelliidi rakud (prekursorid lihaskiud), lümfo- ja müelopoeesi prekursorrakud. Need rakud on oligo- ja unipotentsed ning nende peamine erinevus teistest tüvirakkudest seisneb selles, et eellasrakud saavad jaguneda vaid teatud arvu kordi, samas kui teised tüvirakud on võimelised piiramatult ise uuenema. Seetõttu seatakse kahtluse alla nende kuuluvus tõeliste tüvirakkude hulka. Eraldi uuritakse närvi tüvirakke, mis kuuluvad samuti koespetsiifilistesse rühmadesse. Nad eristuvad embrüonaalse arengu käigus ja viljakas periood, mille tulemusena moodustuvad kõik närvistruktuurid tulevane täiskasvanu organism, sealhulgas kesk- ja perifeerne närvisüsteem. Neid rakke leiti ka täiskasvanud organismi kesknärvisüsteemis, eelkõige subependümaalses tsoonis, hipokampuses, haistmisajus jne. Hoolimata asjaolust, et enamikku surnud neuroneid ei asendata, toimub neurogeneesi protsess. Täiskasvanu kesknärvisüsteem on närvi tüvirakkude tõttu siiski võimalik ehk neuronite populatsioon saab "taastada", kuid see toimub sellises mahus, et see ei mõjuta oluliselt patoloogiliste protsesside tulemusi.

Lisaks ülaltoodud tüüpi tüvirakkudele traditsioonilistest allikatest in Hiljuti ilmunud on uus allikas – need on indutseeritud pluripotentsed tüvirakud, iPSC või iPS.

See täiesti uus tüüp saadi erinevate kudede (peamiselt fibroblastide) rakkudest, kasutades nende ümberprogrammeerimist geenitehnoloogia meetodeid kasutades.

IN varased tööd Nad püüdsid saada iPS-i, ühendades "täiskasvanute" rakud ESC-dega. 2006. aastal saadi iPS hiirte ja inimeste spermatogooniatest.

2008. aastal töötati välja meetodid „täiskasvanud“ rakkude ümberprogrammeerimiseks, sisestades neisse „embrüonaalsed“ geenid (peamiselt transkriptsioonifaktorite Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc ja Nanog geenid), kasutades adenoviirusi ja muid vektoreid. et ümberprogrammeerimist saab esile kutsuda sisestatud geenide ajutise ekspressiooniga, ilma nende integreerumiseta raku genoomi. Ajakiri Science tunnistas rakkude ümberprogrammeerimist iPS-iks 2008. aasta suureks teaduslikuks läbimurdeks.

2009. aastal ilmus töö, kus tetraploidse komplementatsiooni meetodil näidati esmakordselt, et iPS võib anda aluse täisväärtuslikule organismile, sealhulgas selle sugurakkudele. Hiire naha fibroblastidest retroviirusvektori transformatsiooni teel saadud iPS andis tulemuseks tervete täiskasvanud hiirte protsendi, kes suutsid normaalselt paljuneda. Nii saadi esimest korda kloonitud loomad ilma munade geneetilise materjali segamiseta (tavalise kloonimise protseduuriga kantakse mitokondriaalne DNA järglastele üle retsipiendi munast).

Shinya Yamanaka – Jaapani teadlane, Kyoto ülikooli piirimeditsiiniteaduste instituudi professor, Kyoto ülikooli iPS-i rakuuuringute ja rakenduste keskuse (CiRA) direktor, instituudi juhtivteadur südame-veresoonkonna haigused Gladstone, San Francisco.

2012. aasta Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhinna laureaat.

2006. aastal sai ta esmakordselt maailmas indutseeritud pluripotentsed tüvirakud (iPS-rakud), tänu millele saavutas ülemaailmse kuulsuse ning 2012. aastal pälvis ta selle töö eest koos inglise teadlase John Gurdoniga auhinna. Nobeli preemia füsioloogias või meditsiinis.

Viimistlemine lühike ülevaade tüüpi tüvirakke, tuleb märkida, et V kliiniline praktika Mitte igat tüüpi rakke ei kasutata haiguste ja mitte kõigi haiguste raviks.

Arvatakse, et need on meditsiinipraktikas kasutamiseks kõige ohutumad autoloogne (oma) patsiendi rakud, mis on saadud rasvkoest, luuüdist või nabaväädi verest, muud tüüpi rakud läbivad erinevaid etappe Kliinilistes uuringutes ja arvatavasti võtavad nad peagi oma koha rakuteraapia terapeutiliste vahendite arsenalis.

Embrüonaalsed tüvirakud (ESC) on klassikalised tüvirakud, kuna nad on võimelised lõpmatult ise uuenema ja neil on multipotentne diferentseerumispotentsiaal. Nende allikaks on tavaliselt ürgsed sugurakud, blastotsüsti sisemine rakumass või 8-rakulise staadiumi embrüote üksikud blastomeerid, aga ka hilisemate staadiumite morularakud.

Embrüonaalsetel tüvirakkudel on kõigist tüvirakkude kategooriatest kõrgeim telomeraasi aktiivsus, mis annab neile võimaluse enneolematult uueneda (rohkem kui 230 raku dubleerimist in vitro; samas kui diferentseerunud rakud jagunevad elu jooksul ligikaudu 50 korda).

Laboratoorsetes tingimustes on need rakud võimelised diferentseeruma Erinevat tüüpi nii embrüonaalsed rakud kui ka täiskasvanud rakud. Neil on normaalne karüotüüp ja neid saab kontrollitud tingimustes kloonida ja paljundada palju kordi ilma nende omadusi muutmata.

Uuringud on näidanud, et ESC siirdamine on efektiivne selliste patoloogiate ravis, mis põhinevad spetsiifiliste rakutüüpide talitlushäiretel või surmal. Seega saab Parkinsoni tõbe, mis on põhjustatud dopamiini tootvate neuronite progresseeruvast degeneratsioonist ja kadumisest teatud ajupiirkonnas, edukalt ravida embrüonaalsete neuronite intratserebraalse süstimisega. Ka I tüüpi suhkurtõve korral (põhjustatud talitlushäirest saarerakud pankreas), pankrease saarekeste rakkude siirdamine maksa viib glükoositaseme normaliseerumiseni. ESC siirdamisega saab ravida ka teisi raskeid haigusi, nagu Duchenne'i lihasdüstroofia ja Purkinje rakkude degeneratsioon. ESC siirdamine on efektiivne ka traumade, eriti seljaaju vigastuste korral.

Esmapilgul sobivad ESC-d kõige paremini kasutamiseks reparatiivses meditsiinis. Siiski on hästi teada, et kehasse siirdatuna on ESC-d võimelised tekitama kasvajaid – teratoome. Seetõttu tuleb enne ESC-de kasutamist rakuteraapias need eristada õiges suunas ja eemaldage ESC populatsioonist rakud, mis võivad potentsiaalselt viia teratoomide tekkeni. Teine probleem, mis tuleb ESC-de kasutamisel ületada, on vajadus kuidagi tagada nende histo-ühilduvus retsipiendi kehaga. Lõpuks on raske ignoreerida inimese embrüonaalsete rakkude kasutamise eetilist külge ESCde saamiseks.

Täiskasvanu tüvirakud

Tüvirakke leidub paljudes täiskasvanud imetajate elundites ja kudedes: luuüdis, veres, skeletilihased, hambapulp, maks, nahk, seedetrakt, kõhunääre. Enamik neist rakkudest on halvasti iseloomustatud. Võrreldes ESC-dega on täiskasvanud tüvirakkudel väiksem eneseuuendusvõime ja kuigi nad eristuvad mitmeks rakuliiniks, ei ole nad multipotentsed. Telomeraasi aktiivsus ja vastavalt ka täiskasvanud tüvirakkude proliferatsioonipotentsiaal on kõrged, kuid siiski madalamad kui ESC-del.

Eeldatakse, et kõige vähem diferentseerunud tüvirakud on kehas uinuvas olekus. Vajadusel käivitatakse nende järkjärgulise küpsemise pöördumatu protsess teatud eristumise suunas.

Hematopoeetilised tüvirakud

Täiskasvanute tüvirakkudest iseloomustatakse kõige paremini hematopoeetilisi tüvirakke (HSC). Need on mesodermaalset päritolu rakud. Nendest tekivad igat tüüpi vereloome- ja lümfoidrakud. Tavaliselt hoiab vereloomet organismis nähtavasti peamiselt pidevalt muutuv väike arv suhteliselt lühiealisi rakukloone. In vitro on vereloome tüvirakud teatud tingimustel võimelised ise uuenema ja neid saab stimuleerida diferentseeruma samade rakuliinide suunas kui in vivo.

Luuüdi kudet on juba mitu aastakümmet edukalt kasutatud erinevate verehaiguste (näiteks leukeemia), aga ka keha kiirituskahjustuste raviks, kasutades neid vereloome- ja lümfoidorganite kahjustatud funktsioonide taastamiseks. Tavaliselt tehakse seda luuüdi siirdamisega; Viimasel ajal on hakatud kasutama ka nabaväädi verd. HSC populatsioon on potentsiaalne allikas endoteelirakkude prekursorite tekkeks võimalik kasutamine SCM raviks koronaarhaigus ja müokardiinfarkt.

Tüvirakud närvikude

Teine rakkude kategooria, mida praegu intensiivselt uuritakse, on neuraalsed tüvirakud (NTSC). Need rakud leiti algselt embrüonaalse aju subventrikulaarses tsoonis. Kuni viimase ajani arvati, et täiskasvanu aju ei sisalda tüvirakke. Katsed näriliste ja primaatidega, aga ka vabatahtlikega läbi viidud kliinilised uuringud on näidanud, et SCNT esineb jätkuvalt täiskasvanud ajus. In vitro saab neuraalseid tüvirakke suunata nii paljunema kui ka diferentseeruma erinevat tüüpi neuroniteks ja gliiarakkudeks (närvikoe tugi- ja kaitserakud). Nii embrüonaalne SCNT kui ka täiskasvanud SCNT, mis on siirdatud ajju, võivad tekitada neuronaalseid ja gliiarakke. Kuigi pole teada, kui kaua kulub närvi tüvirakkude iseeneslikuks uuenemiseks, saab neid in vitro kultiveerida pikka aega.

Stromaalsed eellasrakud ja mesenhümaalsed tüvirakud

Stromaalsed eellasrakud ja mesenhümaalsed tüvirakud (MSC) avastati umbes 30 aastat tagasi. Need on omamoodi universaalsed rakud, mis asuvad luuüdis, mingis depoos, kus neid hoitakse "reservi". Nad on võimelised intensiivselt prolifereeruma, võivad diferentseeruda paljudeks rakutüüpideks ja on siirdatavad in vivo. Vajadusel sisenevad nad kahjustatud elundisse või koesse ja muundatakse vajalikeks spetsialiseeritud rakkudeks.

In vitro võib mesenhümaalsete tüvirakkude arv 6-8 nädala jooksul suureneda 100 000 korda, samal ajal kui nad jäävad diferentseerumata olekusse. Iga stroomarakkude koloonia on kloon, see tähendab, et see moodustub ühe raku proliferatsioonil, mida nimetati kolooniat moodustavaks fibroblastirakuks (COF-F). Loomadel ja inimestel füsioloogilised seisundid COC-F kolooniate kloonimise efektiivsus jääb suhteliselt stabiilseks ja on luustiku seisundi oluline parameeter, mis näitab COC-F rolli luu- ja luuüdi defektide patofüsioloogias.

On saadud palju tõendeid selle kohta, et erinevalt vereloome tüvirakkudest esindavad luuüdi COC-F-d kohalikku populatsiooni, see tähendab, et nad ei migreeru ühest kehaosast teise ega juurdu vastavalt infusioon. On kahju, kui see probleem ei leia lahendust - lõppude lõpuks ravida nii levinud luuhaigused, nagu osteoporoos või mittetäielik osteogenees, kus geneetiliselt muudetud stroomarakke ei saa siirdada kahjustuste kõikidesse piirkondadesse, näib, et nende toimetamine vereringe kaudu on väga soovitav. Üldiselt jääb lahtiseks küsimus stroomarakkude migratsiooni võimalikkuse ja seda soodustavate tegurite kohta.

Väga olulist rolli mängivad ka strooma eellasrakud, mis tagavad hematopoeetiliste ja immunokompetentsete rakkude proliferatsiooniks ja diferentseerumiseks vajaliku spetsiifilise mikrokeskkonna hematopoeetiliste ja lümfoidsete organite territooriumil. Seega saab mikrokeskkonnahäirete “korrektsiooni” põhimõtteliselt läbi viia just selle kategooria rakkude kaudu.

Kliiniliseks kasutamiseks pakuvad märkimisväärset huvi mesenhümaalsed tüvirakud, mis on osa luuüdi stromaalsete eellasrakkude (või strooma fibroblastide kolooniaid moodustavate rakkude - KOK-F) populatsioonist. Nende kasutamine algas edukas ravi autoloogsete luuüdi stroomarakkude kultuurides paljundatud luumurdude mitteliitmine. Seni luuparandus ja kõhrekoe jääb MSC-de üheks olulisemaks rakendusvaldkonnaks. Nende rakkude siirdamise abil on saavutatud edu valeliigeste, luumurdude mitteliitumise ja kroonilise osteomüeliidi, osteoartriidi ravis. Kasutatavate biotehnoloogiliste meetodite põhimõtted on universaalsed ja neid saab kasutada ka luukoe defektidega patsientide ravimisel mitmesugused lokalisatsioonid(traumatoloogia, ortopeedia, neurokirurgia, näokraniokirurgia, hambaravi-implantoloogia).

Võimalike rekombinantse DNA kandjatena on mesenhümaalsed tüvirakud samuti väga atraktiivsed objektid geenitehnoloogia, mitmete degeneratiivsete ja pärilike haiguste raviks.

Luuüdi rakke ja MSC-sid saab kasutada ka südame isheemiatõve, jäsemete ja aju kahjustuste, samuti müokardiinfarkti ravis. See on veel üks MSC-de rakendusvaldkond, mis on prekliiniliste uuringute etapis. Laboratoorsetes uuringutes loomadel ja müokardiinfarkti ravis inimestel on luuüdist pärinevaid tüvirakke siirdatud infarkti piirkonda kas otsesüsti või intravaskulaarse manustamise teel. Selle tulemusena oli võimalik saavutada infarktipiirkonna reaalne vähenemine. Enne KS-i ravi täiskasvanutel täielikku rakendamist on siiski vaja täiendavaid kliinilisi uuringuid ja hästi planeeritud uuringuid. Kliinilistes uuringutes, mis võimaldab meil teha lõpliku järelduse pakutud meetodi ohutuse ja tõhususe kohta.

Eriti huvitavad on esimesed andmed, mis näitavad luuüdi stroomarakkude kasutamise võimalust naha parandusprotsessides. Eelkõige näitavad uuringud, et pärast luuüdi stroomarakkude intradermaalset süstimist oli kahjustatud nahakoe regenereerimine korrapärasem ja vähem. soovimatud tagajärjed, mis hõlmavad armide teket.

Tuleb märkida, et ravi edukuse jaoks jääb võtmepunkt alles õige valik SC siirdamise meetod. Mitmed laborid tegelevad praegu ka SC populatsioonide puhastamise meetodite täiustamisega ja nende rikastamisega varajaste lähteainetega, et luua tingimused tõhusamaks rakuteraapiaks. Vastavalt üldine arvamus, edasi laboriuuringud uurida tüvirakkude plastilisuse fenomeni, aga ka paljusid muid aspekte.

Nagu näeme, on tüvirakkudega seotud palju lootusi ja ootusi. Võib-olla pole enam kaugel aeg, mil avastatud tüvirakkude omadused ja need, mis on meie jaoks tänaseni suletud, loovad uusi väljavaateid mitmete tõsiste haiguste raviks.

Mis teeb tüvirakud ainulaadseks?

Inimembrüo arengu käigus toimub rida võtmesündmusi: munaraku viljastamisele järgneb nn. killustatus, mille olemus taandub totipotentse (s.t. mis on võimeline looma terviklikku organismi, kordades embrüogeneesi ühest rakust) rakumaterjali kiirele kogunemisele.

Pärast umbes 12 raku jagunemist aeglustub see protsess järsult ja jagunemiste sünkroonsus on häiritud. Algab embrüo genoomi transkriptsioon ehk päriliku teabe juurutamine. See muutus, mida nimetatakse midblastula üleminekuks, peegeldab tõenäoliselt spetsiifilise emalt saadud komponendi ammendumist, mida kasutatakse äsja sünteesitud DNA-ga seondumiseks.

Transkriptsioon lõpeb teabe akumuleerumisega messenger-RNA-de kujul nende ainulaadsete primaarsete rakkude tsütoplasmas, mis määrab edasise emakasisene areng. Teabe juurutamine toimub lõpuks migratsiooni, rakkude spetsialiseerumise ja peamiste idukihtide - ektodermi (naharakkude, kesknärvisüsteemi jne allikas), mesodermi (lihasrakkude, luude, vere jne allikas) moodustamise kaudu. ) ja endodermi (näärmerakkude allikas, seedetrakt jne), mis toimub protsessis nn. gastrulatsioon.

Sellest hetkest alates säilitab iga kude piiratud arvu spetsialiseerimata rakke. Selliseid rakke nimetatakse tüvirakkudeks või eellasrakkudeks, nende põhiülesanne on organismi kui terviku loomise protsessi juhtimine, pärilike programmide ülekandmine ja rakendamine.

Tüvirakud on embrüo, loote, vastsündinu või täiskasvanud organismi diferentseerumata, ebaküpsed rakud, mis on võimelised ise uuenema ja diferentseeruma erinevat tüüpi kudedeks ja organiteks. Täiskasvanu kehas täidavad nad "regenereerimismasinate" rolli, nende eesmärk on säilitada koe morfofunktsionaalset püsivust, neil on väiksem potentsiaal kui embrüogeneesi alguses, kuid nad on võimelised tõhusalt asendama spetsiaalsete kudede kahjustatud elemente. vajalikus mahus. Peaaegu igal koetüübil on oma prekursorrakud (eeldiferentseeritud rakud). Tõelised pluripotentsed (võimelised diferentseeruma erinevate idukihtide erinevate kudede rakkudeks) rakud on normaalsetes tingimustes organismis äärmiselt haruldased, nende eraldamine täiskasvanud organismist ei ole praegu ilma kloonimistehnikat kasutamata võimalik.

Vananemisprotsessi käigus väheneb kiiresti rakkudesse algselt põimitud regeneratiivse informatsiooni hulk ning tüvirakkude endi arv. Kurnatud parandussüsteem muutub ebaefektiivseks - tekivad mitmed vananemisega seotud haigused: nahk tuhmub, kõhre elastsus ja luutihedus väheneb, veresoonte endoteel on kahjustatud - verevarustus halveneb, järk-järgult langevad kõik keha kuded vähenenud seisundisse. hapnikuvarustus, funktsionaalselt aktiivsete kudede asendamise protsessid halvemate kudedega on kiirendatud strooma sidekuded. Sarnased tagajärjed toovad kaasa ka kokkupuude mitmete infektsioonidega, kaasasündinud, pärilike ja multifaktoriaalsete haiguste esinemine, krooniline mürgistus (sh alkohol) ning vigastused – organism ei suuda järjest suureneva probleemide vooluga toime tulla ja sureb järk-järgult.

Inimese elundite ja kudede siirdamise edu on avanenud uus ajastu meditsiinis - on tõestatud põhimõtteline võimalus asendada patsiendi defektsed kuded ja elundid doonoriga, terved. Kahjuks jääb elundisiirdamine kättesaamatuks ja sellega kaasneb kompleks kirurgilised sekkumised ja nõuab pidevat ja suures koguses immunosupressiooni.

Teadlased üle maailma tegelevad intensiivselt eellasrakkude laboratoorse tootmise probleemiga nende hilisemaks implanteerimiseks surnud kudede asendamiseks, mis võib meditsiiniteadlaste hinnangul olla alternatiiviks elundite siirdamisele. 1998. aastal olid Ameerika teadlased John Gerhart ja James Thompson esimesed, kes omandasid ja kasvatasid laboris embrüonaalsete tüvirakkude ja sugu-eelasrakkude kultuure, mis on võimelised täielikult taastootma embrüogeneesi. Seega on inimkonnal reaalne võimalus kasvada nõutav summa kehale “varuosasid” ja seeläbi korrigeerida mitmete krooniliste ja ägedate haiguste tagajärgi. Dm. Shamenkov, Ph.D.

Tüvirakkude plastilisus

Kuni viimase ajani usuti, et elundispetsiifilised tüvirakud suudavad diferentseeruda ainult vastavate elundite rakkudeks. Mõnedel andmetel see aga nii ei ole: on täiskasvanud loomade elundispetsiifilisi tüvirakke, mis on võimelised diferentseeruma muude elundite rakkudeks kui tüvirakkude päritoluorganid, isegi kui nad kuuluvad ontogeneetiliselt erinevatesse idukihid. Seda tüvirakkude omadust nimetatakse plastilisuseks. Seega on palju tõendeid selle kohta, et luuüdi MSC-del on lai plastilisus ja need on võimelised tekitama mõningaid närvikoe elemente, kardiomüotsüüte, epiteelirakke ja hepatotsüüte.

Alternatiivne hüpotees plastilisuse nähtuse kohta on see, et sees on multipotentsed tüvirakud erinevaid organeid ja neid stimuleeritakse spetsiifilisele proliferatsioonile ja diferentseerumisele vastusena kohalikele teguritele, mida esitab organ, millesse tüvirakud värvatakse. Samuti on oletatud, et tüvirakud värvatakse kahjustatud organitesse ja juba seal tajuvad nad oma plastilisusomadusi, st diferentseeruvad nende taastamiseks vajalikus suunas.

Samas tuleb märkida, et mitmed teadlased seavad kahtluse alla juba tüvirakkude plastilisuse kontseptsiooni, viidates sellele, et vastavad katsed viidi läbi puhaste koespetsiifiliste tüvirakkude populatsioonidega.

Sõnastik

Diploidne rakk(kreeka keelest dipluos – double ja eidos – vaade) – kahe homoloogse (sarnase) kromosoomikomplektiga rakk. Kõik sigootid ja reeglina enamiku loomade ja taimede kudede rakud, välja arvatud sugurakud, on diploidsed.

Diferentseerumispotentsiaal- võime muutuda keha erinevateks rakkudeks.

Karüotüüp(kreeka keelest karyon - pähkel ja kirjavead - jäljend, kuju) - liigi tüüpiline agregaat morfoloogilised tüübid kromosoomid (kuju, suurus, struktuuridetailid, arv jne). Liigi oluline geneetiline põhiomadus. Kariotüübi määramiseks kasutatakse jagunevate rakkude kromosoomide mikrofotot.

Mesoderm- enamiku hulkraksete loomade ja inimeste keskmine idukiht. Sellest arenevad vere- ja lümfi moodustumise organid, eritusorganid, suguelundid, lihased, kõhred, luud jne.

Multipotentsus- võime eristada ühe idukihi piires.

Pluripotentsus- võime eristada erinevate idukihtide erinevaid kudesid.

Multipotentsus- täiskasvanud tüvirakkude genoomi võime muuta diferentseerumisprofiili, kui need siirdatakse uude retsipientkoesse.

Stroma(kreeka keelest stroma - pesakond) - elusorganismide ja taimede elundite, kudede ja rakkude peamine tugistruktuur.

Stromaalsed rakud- elundi sidekoe tugistruktuuri rakud.

Telomeerid- spetsiifilised DNA-valgu struktuurid, mis asuvad eukarüootide lineaarsete kromosoomide otstes.

Telomeraasi aktiivsus- telomeraasi aktiivsus, ensüüm, mis spetsiaalse mehhanismi abil sünteesib telomeerset DNA-d ja mõjutab seeläbi rakkude kasvu. Kõrge telomeraasi aktiivsus on iseloomulik sugurakkudele ja tüvirakkudele. Kui tüvirakud hakkavad diferentseeruma, väheneb telomeraasi aktiivsus ja nende telomeerid hakkavad lühenema.

Teratoom(kreeka keelest teratos - friik) - healoomuline kasvaja, mis on põhjustatud embrüo arengu rikkumisest. Reeglina koosneb see lihas-, närvi- ja muudest kudedest.

Totipotentsus- võime luua terviklik organism, korrata embrüogeneesi ühest rakust.

Fibroblastid(ladina keelest fibra - kiud ja blastus - idanemine) - loomade ja inimeste sidekoe peamine rakuline vorm. Fibroblastid moodustavad selle koe kiud ja jahvatatud aine. Kui nahk on vigastatud, osalevad nad haavade sulgemises ja armide tekkes.

Ektoderm- mitmerakuliste loomade välimine idukiht. Naha epiteel moodustub ektodermist, närvisüsteem, meeleorganid, eesmised ja tagumised sektsioonid sooled jne.

Endoderm- mitmerakuliste loomade sisemine idukiht. Endodermist moodustuvad sooleepiteel ja sellega seotud näärmed: kõhunääre, maks, kopsud jne.

Tänapäeval on ilmselt kõik kuulnud tüvirakkudest. Kuid selle teema ümber on nii palju spekulatsioone ja kuulujutte, et tõde on muinasjuttudest väga raske eraldada. Proovime välja mõelda, kuidas tüvirakud saavad meid aidata ja miks me peame neid säilitama.

Mis on tüvirakud?

Tüvirakud on rakkude eelkäijad, millest moodustuvad kõik inimese elundid ja koed. Kui viljastumine toimub, koosneb esimese kuu jooksul elav tükk - embrüo - ainult tüvirakkudest. Need on kõige tugevamad, kuid neid ei saa kasutada – sellise keelu on kehtestanud kõigi maailma riikide valitsused.

Tüvirakke leidub väikestes kogustes inimese luuüdis ja rasvkoes. Veelgi enam, vanuse kasvades nende kogus väheneb ja kvaliteet halveneb. Teadlased on õppinud selliseid rakke luuüdist isoleerima ja kasutama haiguste raviks. Kuid optimaalne tüvirakkude allikas on vastsündinu platsentas ja nabanööris leiduv veri. Just selles on tüvirakkude kontsentratsioon maksimaalne.

Kuidas tüvirakke saadakse?

Tüvirakke saab isoleerida inimese luuüdist ja nende arvu suurendada – kultiveerida. Või saate need nabaväädi verest või nabaväädist ja see võimalus on ainult lapse sünni ajal.

Kuidas see juhtub? Niipea kui laps sünnib ja nabanöörist eraldatakse, torkab last sünnitav arst nõela nabaveeni ja sealt voolab 50–250 ml verd raskusjõu toimel välja spetsiaalse antibakteriaalse kaitsega kotti. hüübimist soodustav aine, mis koosneb 3-5% võimsatest ja tugevatest tüvirakkudest. Pärast platsenta möödumist lõikab ämmaemand 10-20 cm nabanöörist ära ja asetab selle spetsiaalsesse pakendisse, mis toimetatakse tüvirakupanga laborisse.

Nagu näete, on nabaväädi verest ja nabaväädist tüvirakkude kogumise protseduur täiesti valutu ja absoluutselt ohutu nii emale kui ka lapsele. Seda saab teha nii loomuliku sünnituse kui ka keisrilõike ajal.

Seejärel toimetatakse biomaterjalid 4-6 tunni jooksul laborisse. Siin neid töödeldakse, külmutatakse ja ladustatakse. Teatud tingimustel külmutatud nabaväädiverd või nabaväädi tüvirakke saab säilitada ülimadalatel temperatuuridel. madalad temperatuurid aastakümneid.

Miks on vaja tüvirakke säilitada?

Tänapäeval saab meditsiin palju ära teha, kuid on haigusi, mille vastu traditsioonilised ravimeetodid on jõuetud. Ja just siis võivad tüvirakud aidata. Paljudel juhtudel aitavad need taastada vere, luuüdi ja kudede taastumist pärast haavu ja põletusi. Ja immuunsüsteemi ja verehaiguste korral on tüvirakkude siirdamine ainus radikaalne ravimeetod.

Üks probleemidest seda meetodit- konkreetsele patsiendile sobivate tüvirakkude valik. Isikupärastatud hoiustamise abil on kõik kogutud nabaväädivere tüvirakud teie lapsele omased ja sobivad talle ideaalselt. Ja nabaväädi tüvirakke saab kasutada terve pere teraapias.

Milliste haiguste puhul võivad tüvirakud aidata?

Tänapäeval on tüvirakke kogu maailmas kasutatud aastakümneid kompleksne teraapia vere onkoloogilised haigused, erinevate etioloogiate immuunpuudulikkus.

Tüvirakkude kasutamine on andnud positiivseid tulemusi insuldi, südameinfarkti, suhkurtõbi Tüüp 1 ja kõhrekoe moodustumine.

Nimekirjas on üle 80 haiguse. Kõige raskemad ja levinumad on järgmised:

• verehaigused (leukeemia) ja pahaloomulised kasvajad;
• diabeet;
• südamehaigus;
• insult ja ajukahjustus;
• lihasdüstroofia;
• Parkinsoni tõbi;
• Alzheimeri tõbi;
• hulgiskleroos;
• lülisamba vigastused;
• amüotroofiline lateraalskleroos;
• süsteemne erütematoosluupus;
• autoimmuunhaigused;
• ajuhalvatus;
• krooniline hepatiit ja maksatsirroos.

Mida tüvirakkude pangad teevad?

Tüvirakupangad töötlevad ja säilitavad tüvirakke sisaldavaid proove. Tüvirakkude säilitamine võib olla avalik või privaatne. Avaliku registri proove saavad kasutada kõik, kes vajavad tüvirakke. Isikliku säilitamise ajal haldavad tüvirakke nende omanikud. Seega kuuluvad nabaväädi või nabaväädi verest eraldatud tüvirakud lapse vanematele. Kuid sel juhul maksavad nad kogumise, töötlemise ja ladustamise teenuste eest.

Mida arvestada tüvirakkude panga valimisel:

✓ Mitu aastat on pank tegutsenud?

Mida vanem on pank, seda suurema stabiilsusgarantii saate, seda rohkem on panga töötajatel kogemusi tüvirakkude eraldamisel, kogumisel ja säilitamisel.

✓ Kas pangal on tegevusluba?

Pangal peab olema tervisekomisjoni väljastatud litsents tüvirakkude kogumiseks, transportimiseks ja säilitamiseks.

✓ Millise asutuse baasil pank asub?

Panga eeliseks on see, et see asub raviasutuse või uurimisinstituudi baasil. Esiteks seetõttu, et haiglatel on autonoomne toitesüsteem. Teiseks on siin juba loodud tingimused bioloogilise materjaliga töötamiseks.

Pangas, nagu igal raviasutusel, peab olema ööpäevaringne valve, sest pangas on hinnalised tüvirakkude proovid, palju unikaalset meditsiinitehnikat ja andmebaas.

✓ Milliste seadmetega on selle laborid ja laoruumid varustatud?

Tänapäeval on 3 seadet, millel saab tüvirakke eraldada: topelttsentrifuug (poolautomaatne seade), Sepaxi seadmed (Šveits) ja Macopress (Prantsusmaa).

Nende seadmete olemasolu on panga edukaks toimimiseks kohustuslik.

✓ Kas pangal on krüogeensete hoidlate automaatjuhtimissüsteem?

Panga krüohoidla peab olema varustatud krüodewaride IT-seiresüsteemiga, milles hoitakse tüvirakkude proove. Panga töötajad saavad igal ajal kontrollida proovi säilitustemperatuuri ja krüodewari täiust. Ja saate ka aruande proovi säilitamise kohta mis tahes aja jooksul ja salvestage see arhiveerimiseks serverisse.

✓ Kas pangal on oma kullerteenus?

Sünnitusmajast nabaväädivere kiireks kogumiseks ja tüvirakkude proovi kiireks isoleerimiseks ilma nende elujõulisust kaotamata peab pangas olema kullerteenus, mille töötajad saavad igal ajal sünnitusmajast vereproovi koguda ja sünnitusmajast kohale toimetada. pank.

✓ Kas pank käitub Teaduslikud uuringud rakutehnoloogiate valdkonnas?

On väga oluline, et pank ka korraldaks teaduslik töö ning tegi koostööd ka linna juhtivate uurimisinstituutide ja meditsiiniasutustega.

✓ Kas sellel pangal on nabaväädivere tüvirakkude eduka kasutamise kogemus?

Pangast oleks hea küsida statistikat proovide nõudluse ja tüvirakkude kasutamise kogemuse kohta erinevate haigustega patsientide ravimisel.

Umbes pool sajandit on möödas sellest, kui Venemaa juhtivad hematoloogiakoolid avaldasid esimest korda andmed "igaveste" rakkude kohta, mis annavad kogu kehale elu ja toetavad seda algusest lõpuni. Aga tase teaduslikud teadmised ja tolleaegsete laborite tehniline varustus ei võimaldanud astuda järgmist sammu nende salapäraste rakkude uurimise suunas. Nende aeg saabus alles 90ndate alguses, kui USA teadlased taasavastasid tüvirakud esmalt luuüdis ja seejärel kõigis kõrgemate loomade organites ja kudedes. Kui avalikkus sai teadlikuks, et tüvirakke saab kunstlikult organismi viia, siis teadusmaailm hakkas sumisema nagu ärevil mesilaspuu ja meditsiiniettevõtjad asusid kohe seda valdkonda arendama.Mis on tüvirakud? Seda saab seletada nii: tüvirakud on keha universaalsed rakud, mis teatud tingimustel võivad areneda mis tahes tüüpi koeks ja aidata kaasa mis tahes organi – maksa, neerude, südame, aju jne – tekkele.

Kust nad tulevad? On teada, et iga inimene sai alguse munaraku ja seemneraku liitumisest. See tähendab, et me võlgneme kõige selle päritolu, mis meil on, kahele rakule, mis on ühendatud üheks - sügoodiks. Tema on see, kes jaguneb ja tekitab rakke, millel pole muid funktsioone peale geneetilise materjali ülekandmise järgmistele rakupõlvkondadele. Need on embrüonaalsed tüvirakud. Nendest arenevad kõik teised kõrgelt diferentseerunud keharakud. Pärast "kohustuste jaotamist" suletakse need rakud edasiseks muutmiseks ja neid saab ainult "lugeda", igaüks kindlas vormingus: närvirakk on ainult närvirakk, mis ei saa loomises osaleda. epiteeli kude või olla osa müokardist jne. Samal ajal õnnestub mõnel tüvirakul siiski pääseda kindlusest ja jääda edasiseks muutmiseks kättesaadavaks ainult äärmise vajaduse korral.

Seega on tüvirakud universaalsed ehitusmaterjal, millest kõik kasvab. Hüvasti inimkehale noh, tüvirakud “tiirlevad” vabalt ja iseseisvalt läbi selle avaruste. Kuid niipea, kui tüvirakud saavad geneetilise signaali (probleem, koe või elundi kahjustus), tormavad nad vereringe kaudu kahjustatud elundisse, leiavad kahjustuse ja muunduvad kohapeal keha jaoks vajalikeks rakkudeks - luuks, silelihasteks. , maks, närv jne.

Inimkeha sisaldab ligikaudu 50 miljardit tüvirakku, mida regulaarselt uuendatakse. Aastate jooksul on selliste elavate “telliste” arv vähenenud - neile leitakse üha rohkem tööd ja neid pole millegagi asendada. See protsess algab 20-aastaselt ja 70-aastaselt on neid alles jäänud väga vähe. Pealegi pole eaka inimese tüvirakud enam nii universaalsed: need võivad veel muutuda vererakkudeks, aga mitte enam närvirakkudeks. Aga kui on võimalik kunstlikult organismi viia tüvirakke, s.t. asendada vanad või haiged rakud, siis on täiesti võimalik tervist taastada ja isegi oluliselt pikendada inimese eluiga.

Kust saab neid samu tüvirakke kunstlikuks süstimiseks? Tänapäeval arvatakse, et teadlased saavad tüvirakke hankida, neid kasvatada ja nendesse suunata õige tee- selleks on mitu võimalust:

Esimene on see, et inimene võib hakata iseendale tüvirakudoonoriks. Suurim arv neist asub vaagna luuüdis. Need ekstraheeritakse punktsiooniga ja seejärel aktiveeritakse need laboris erilisel viisil, suurendatakse ja viiakse tagasi kehasse, kus spetsiaalsete signaalainete osalusel saadetakse need “valusale kohale”.

Teine tüvirakkude allikas on nabaväädiveri, mida kogutakse pärast lapse sündi. Võttes selle nabanöörist ja asetades spetsiaalsesse hoiukohta, saab tüvirakke hiljem kasutada peaaegu kõigi selle inimese kudede ja organite taastamiseks ning ka teiste patsientide ravimiseks, kui need on antigeenidega ühilduvad.

Järgmist tüüpi tüvirakkude (loote) allikaks on 9-12 rasedusnädalast katkenud materjal. Seda allikat kasutatakse kõige sagedamini. Kuid peale eetiliste ja juriidiliste pingete võivad need rakud mõnikord põhjustada siirdamise äratõukereaktsiooni. Lisaks ohustab katsetamata aborti tekitava materjali kasutamine patsiendi nakatamist. viiruslik hepatiit, AIDS jne. Kui materjalil diagnoositakse viirused, suureneb meetodi maksumus, mis lõppkokkuvõttes toob kaasa ravi enda maksumuse.

Ja lõpuks on veel üks “imeehitajate” allikas blastotsüst, mis moodustub 5-6. viljastamispäevaks. Need on embrüonaalsed tüvirakud. Need on täiskasvanu tüvirakkudega võrreldes kõige universaalsemad ja on võimelised eristuma absoluutselt igat tüüpi rakkudeks kehas. Positiivse poole pealt Nende universaalsete tüvirakkude kasutamisel tuleks arvestada asjaoluga, et rakud ei kuulu kellelegi ega täida mingeid erifunktsioone ning seetõttu ei teki ka siirdamisel äratõukereaktsiooni.

See avastus annab meditsiinile tohutult võimalusi, kuid see on siiski tuleviku küsimus, sest vaatamata paljude aastatepikkusele maailma teadlaste tööle selles suunas, on saavutused siiski tagasihoidlikud. Tõeline tüvirakk erineb ilmselt teistest selle poolest, et sellel ei ole mingeid spetsiifilisi identifitseerimismärke ja see jääb näota, kuni selle identifitseerimine on kindlaks tehtud. edasine saatus. Kuid selle saatuse määramine kunstlikult, kasutades teatud, mõnikord väga keerulisi ja töömahukaid meetodeid, on äärmiselt haruldane.

On veel üks punkt, mis väärib tähelepanu. Tüvirakk selle omadused on väga sarnased kasvajarakuga. Ainus erinevus seisneb selles, et kasvajarakk ei taha mingil juhul küpseda, jätkates jagunemist ja omalaadse massi suurenemist. Aga kus on joon, mis eraldab neid kahte tüüpi rakke? Terves kehas toimib turvasüsteem aktiivselt. Selle aktiivsus viib tütarrakkude piiramatult paljunemisvõime kadumiseni ja võimaldab minimeerida pahaloomuliste või kasvajate tekke tõenäosust. healoomuline kasvaja. Tekib tõeline oht vähediferentseeritud rakkude väljastpoolt sissetoomisel saavutage nende kontrollimatu paljunemine patsiendi kehas ja selle tulemusena kasvaja kasv. IN teaduskirjandus Just sellise sündmuste arengu juhtumeid on kirjeldatud palju.

Teine levinum probleem kudede siirdamisel üldiselt ja tüvirakkudes erineval määral küpsus on eelkõige juba mainitud immuunse iseloomuga tüsistused, sealhulgas need, mis on seotud transplantaat-peremehe vastu haiguse tekkega. Siirdatud rakkude äratõukereaktsioon ja surm on sel juhul võib-olla kõige soodsam tulemus.

Lahtiseks jääb ka küsimus siirdatud rakkude edasise käitumise reguleerimisest organismis. Enamikul juhtudel ei suuda teadlased katse ajal usaldusväärselt kindlaks teha, millised sissetoodud rakud juurduvad ja millised mitte, mis põhjustab saadud mõjusid ja kuidas vältida soovimatuid juhiseid. Veelgi enam, praegu puudub tehnoloogia, mis oleks täiesti kindel, et siirdatud rakud satuvad ainult sekkumist vajavasse elundisse. Ehk siis keegi ei saa sada protsenti garanteerida, et luu ei saa lihases kasvada, samas kui sekkumise eesmärk oli kõrvaldada kosmeetiline nahaviga. Lõppude lõpuks, isegi kui kasutame oma rakke, mis on saadud patsiendi luuüdist ja töödeldud laboris, ei saa me usaldusväärselt kindlaks teha, mis juhtub rakkudega, mis on võetud nende tavapärasest mikrokeskkonnast ja paigutatud kunstlikku toitainekeskkonda "rikastamiseks ja aktiveerimiseks". Millega nad on rikastatud? Miks need aktiveeritakse? Ja replantatsiooniks valmistuva tüvirakukultuuri nakatumise võimalust viiruste või muude mikroorganismidega ei saa täielikult välistada ka siis, kui kõik ettevaatusabinõud võetakse kasutusele teaduslaboris, rääkimata ilusalongidest ja hambaravikabinettidest.