Alkion kantasolut

Alkion kantasolut (ESC)  ovat nisäkkään pluripotentteja soluja, joita pidetään viljelmässä ja jotka ovat peräisin blastokystin sisäisestä solumassasta alkionkehityksen varhaisessa vaiheessa [1] . Ihmisalkio saavuttaa blastokystavaiheen 5-6 päivää hedelmöittymisen jälkeen, ihmisen blastokystan sisäinen solumassa koostuu 50-150 solusta.

Alkion kantasolut ovat pluripotentteja. Tämä tarkoittaa, että ne voivat erottua kaikkiin kolmeen ensisijaiseen alkiokerrokseen: ektodermiin , endodermiin ja mesodermiin . Pluripotentit solut kykenevät erilaistumaan kaikkiin aikuisen organismin solutyyppeihin, joita on noin 220. Pluripotenssin ominaisuus erottaa alkion kantasolut multipotenteista soluista, jotka voivat synnyttää vain rajoitetun määrän solutyyppejä. In vitro -erilaistumisen kannustimien puuttuessa alkion kantasolut voivat ylläpitää pluripotenssia monien solujen jakautumisen kautta. Tätä ominaisuutta kutsutaan itseuudistumiskyvyksi ( englanniksi  self-renewal ). Pluripotenttien solujen esiintyminen aikuisessa organismissa on edelleen tieteellisen keskustelun kohteena, vaikka tutkimukset ovat osoittaneet, että aikuisen ihmisen fibroblasteista on mahdollista saada pluripotentteja soluja laboratoriossa niin sanotun solujen uudelleenohjelmoinnin prosessissa [2] .

Muovisuuden ja mahdollisesti rajattomien itsensä uusiutumismahdollisuuksien vuoksi alkion kantasoluilla on mahdollisuuksia käyttää regeneratiivisessa lääketieteessä ja vaurioituneiden kudosten korvaamisessa . Tällä hetkellä alkion kantasoluille ei kuitenkaan ole lääketieteellistä käyttöä. Aikuisten kantasoluja ja luuytimen kantasoluja käytetään erilaisten sairauksien hoitoon. Jotkut veri- ja immuunijärjestelmän sairaudet (mukaan lukien geneettiset) voidaan parantaa ei-alkion kantasoluilla. Kantasoluhoitoja kehitetään sairauksiin, kuten syöpään, nuorten diabetekseen , Parkinsonin oireyhtymään , sokeuteen ja selkäydinsairauksiin

Hematopoieettisiin kantasolusiirtoihin liittyy sekä eettisiä että teknisiä haasteita. Nämä ongelmat liittyvät muun muassa histoyhteensopivuuteen. Tällaiset ongelmat voidaan ratkaista käyttämällä omia kantasoluja tai terapeuttisella kloonauksella.

Alkion kantasolujen erottamiseksi riittää, että niihin vaikuttaa kasvutekijöillä . Esimerkiksi hiiren alkion kantasoluja, jotka on erilaistunut in vitro hermosoluiksi, on käytetty korjaamaan vahingoittunut rotan selkäydin. Natriumbutyraattia käytettiin maksasolujen saamiseksi , ja hematopoieettisten kantasolujen saamiseksi alkion kantasolut transfektoitiin Cdx-, HoxB4-geeneillä.

Tutkimuksen ja kehityksen historia

Eristäminen ja viljely in vitro

Kantasolut on eristetty teratokarsinooman analyysistä . Vuonna 1964 tutkijat osoittivat, että teratokarsinoomasolut säilyvät erilaistumattomina soluviljelmässä. Näitä kantasoluja kutsutaan alkion karsinoomasoluiksi. [3] Tutkijat ovat osoittaneet, että primaariset alkion sukusolut voivat lisääntyä viljelmässä ja muodostaa erilaisia ​​solutyyppejä.

Alkion kantasolut eristivät hiiren alkioista vuonna 1981 Martin Evans ja Matthew Kaufman sekä itsenäisesti Gail Martin [4] [5] . Läpimurto ihmisen alkion kantasolututkimuksessa tapahtui marraskuussa 1998 James Thomsonin ryhmän kanssa Wisconsinin yliopistossa. Tutkijat ovat eristäneet tällaisia ​​soluja ihmisen blastokystistä [6] .

Soluviljelmien ylläpitämiseen käytettyjen aineiden aiheuttama kontaminaatio

Nature Medicine -lehden verkkoversio julkaisi tammikuussa 2005 artikkelin, jonka mukaan ihmisen kantasolut, jotka ovat saatavilla liittovaltion apurahoilla rahoitettavaan tutkimukseen, ovat kontaminoituneita eläinsoluviljelyalustan molekyyleillä [7] . Aktiivisesti jakautuvien solujen pluripotenssin ylläpitämiseksi käytetään usein eläinperäisiä soluja (yleensä hiiren soluja). Kävi ilmi, että tämä aiheuttaa useita ongelmia; Erityisesti kävi ilmi, että eläinperäinen siaalihappo kaventaa mahdollisuuksia käyttää alkion kantasoluja terapeuttisiin tarkoituksiin [8] .

Lancet Medical Journalissa 7. maaliskuuta 2005 julkaistussa artikkelissa [9] kuvataan yksityiskohtaisesti tekniikka uuden kantasolulinjan kasvattamiseksi alustassa, joka on täysin vapaa eläinperäisistä soluista ja seerumista. Yli kuuden kuukauden viljelyn jälkeen erilaistumattomassa tilassa nämä solut voivat erilaistua kaikkien kolmen itukerroksen soluiksi sekä teratomoissa että viljelmässä.

Terapeuttiset käyttötarkoitukset

Tammikuun 23. päivänä 2009 alkoi kliinisten tutkimusten ensimmäinen vaihe ihmisen alkion kantasolupopulaation siirtämiseksi potilailla, joilla on selkäydinvamma [10] . Tämä tutkimus perustui Hans Keirsted et al.:n ryhmän saamiin tuloksiin. Irvinen yliopistossa, Kaliforniassa, Yhdysvalloissa Geron Corporationin (Menlo Park, Kalifornia, USA) rahoittama. Tämän kokeen tulokset osoittivat, että rotilla, joilla oli selkäydinvamma, liikkuminen johtui paremmin. Seitsemäntenä päivänä siirron jälkeen ihmisen alkion kantasolut erilaistuivat oligodendrosyyteiksi. [11] . Samana vuonna käynnistettiin kliininen tutkimus erilaisten ihmisen ESC-johdannaisten käytöstä verkkokalvon perinnöllisen silmänpohjan rappeuman hoidossa, joka saatiin onnistuneesti päätökseen vuonna 2015 [12] . Nyt monikeskustutkimus jatkuu Yhdysvalloissa, Englannissa, Australiassa ja Aasian maissa. Vuonna 2015 amerikkalainen Viacyte aloitti kliiniset tutkimukset diabeteksen hoitoon käyttämällä haimasoluja, jotka on johdettu ihmisen alkion kantasoluista [13] .

Venäjän federaatiossa ihmisalkion kantasolujen terapeuttista käyttöä ja tutkimusta säännellään biolääketieteellisten solutuotteiden kierrätyksestä annetulla lailla [14] , jota Venäjän federaation valtionduuman on määrä käsitellä puolivälissä. 2016.

Indusoidut pluripotentit kantasolut

Indusoituja pluripotentteja kantasoluja (indusoidut pluripotentit kantasolut, iPSC tai iPS) on saatu eri kudosten soluista (ensisijaisesti fibroblasteista ) käyttämällä niiden uudelleenohjelmointia geenitekniikan menetelmillä.

Varhaisessa työssä iPS:ää yritettiin saada yhdistämällä "aikuisten" soluja ESC:ihin [15] . Vuonna 2006 iPS saatiin hiiren ja ihmisen spermatogoniasta [16]

Vuonna 2006 kehitettiin menetelmiä solujen ohjelmointiin lisäämällä niihin pluripotenteille soluille ominaisia ​​transkriptiotekijöitä koodaavia geenejä (ensisijaisesti transkriptiotekijöiden geenejä Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc ja Nanog) lentiviruksia ja muita vektoreita käyttäen" [17] [ 18] Science tunnusti solujen uudelleenohjelmoinnin iPS:ksi suureksi tieteelliseksi läpimurtoksi vuonna 2008 [19]

Vuonna 2009 julkaistiin teos, jossa tetraploidista komplementaatiomenetelmää käyttäen osoitettiin ensimmäistä kertaa, että iPS voi synnyttää täydellisen organismin, mukaan lukien itulinjan solut [20] . iPS, joka oli peräisin hiiren ihon fibroblasteista transformoimalla käyttämällä retrovirusvektoria a, johti prosenttiosuuteen terveistä aikuisista hiiristä, jotka kykenivät lisääntymään normaalisti. Siten ensimmäistä kertaa saatiin kloonattuja eläimiä ilman munien geneettisen materiaalin sekoitusta (tavanomaisella kloonausmenettelyllä mitokondrio-DNA siirretään jälkeläisiin vastaanottajan munasta). Vuonna 2012 fysiologian tai lääketieteen Nobelin palkinto myönnettiin kloonausteknologian ja geneettisen uudelleenohjelmoinnin kehittämisestä John Gurdonille (Englanti) ja Shinya Yamanakalle (Japani). Ja vuonna 2014 prof. M Takahashi ja S. Yamanaka siirsivät ensimmäisinä iPS-soluista saadun verkkokalvon pigmenttiepiteelin potilaalle, jolla oli ikään liittyvä verkkokalvon rappeuma [21] .

Japanissa on olemassa hallitusohjelma, jonka mukaan tulevaisuudessa 100 prosentilla väestöstä on IPS-solupankkeja [22] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Kiselev S.L., Lagarkova M.A. Ihmisen alkion kantasolut  // Luonto . - Tiede , 2006. - T. 10 . - S. 49-64 .
  2. ↑ Kantasolubiologian laitos, Institute for Frontier Medical Sciences, Kioton yliopisto, Kioto. Pluripotenttien kantasolujen induktio hiiren alkio- ja aikuisten fibroblastiviljelmistä määritellyillä tekijöillä  // Cell  :  Journal. - Cell Press , 2006. - 25. elokuuta. Arkistoitu alkuperäisestä 19. lokakuuta 2006.
  3. ↑ Andrews P., Matin M., Bahrami A., Damjanov I., Gokhale P., Draper J. Embryonic stem (ES) solut ja embryonal carcinoma (EC) solut  : saman kolikon vastakkaiset puolet  // Biochem Soc Trans : päiväkirja. - 2005. - Voi. 33 , ei. Pt 6 . - s. 1526-1530 . - doi : 10.1042/BST20051526 . — PMID 16246161 .
  4. ↑ Evans M., Kaufman M. Hiiren alkioiden pluripotentiaalisten solujen viljeleminen  //  Nature: Journal. - 1981. - Voi. 292 , nro. 5819 . - s. 154-156 . - doi : 10.1038/292154a0 . — PMID 7242681 .
  5. ↑ Martin G. Pluripotentin solulinjan eristäminen varhaisista hiiren alkioista, joita on viljelty teratokarsinooman kantasoluilla käsitellyssä alustassa  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United of America  : Journal  . - 1981. - Voi. 78 , no. 12 . - P. 7634-7638 . - doi : 10.1073/pnas.78.12.7634 . — PMID 6950406 .
  6. ↑ Thomson J., Itskovitz-Eldor J., Shapiro S., Waknitz M., Swiergiel J., Marshall V., Jones J. Ihmisen blastokysteistä peräisin olevat alkion kantasolulinjat  //  Science : Journal. - 1998. - Voi. 282 , nro. 5391 . - s. 1145-1147 . - doi : 10.1126/tiede.282.5391.1145 . — PMID 9804556 .
  7. ↑ Ebert, Jessica. Ihmisen kantasolut laukaisevat immuunihyökkäyksen  (neopr.)  // Luonto-uutisia. - Lontoo: Nature Publishing Group , 2005. - 24. tammikuuta. - doi : 10.1038/uutiset050124-1 . Arkistoitu alkuperäisestä 24. syyskuuta 2010.
  8. ↑ Pääsy artikkeleihin : Nature Medicine  (Käytetty 17. maaliskuuta 2015)
  9. ↑ Irina Klimanskaja. Ihmisen alkion kantasolut, jotka on johdettu ilman syöttösoluja  (englanniksi)  // The Lancet  : Journal. - Elsevier , 2005. - 7. toukokuuta ( nide 365 , nro 9471 ). - s. 1636-1641 . - doi : 10.1016/S0140-6736(05)66473-2 .
  10. ↑ FDA hyväksyy ihmisalkion kantasolututkimuksen - CNN.com (linkki ei saatavilla) . Arkistoitu alkuperäisestä 9. huhtikuuta 2016. 
  11. ↑ Keirstead H.S., Nistor G., Bernal G. et ai . Ihmisen alkion kantasoluista johdetut oligodendrosyyttien esisolusiirrot remyelinoivat ja palauttavat liikkumisen selkäydinvaurion jälkeen  //  J. Neurosci. : päiväkirja. - 2005. - Toukokuu ( osa 25 , nro 19 ). - P. 4694-4705 . - doi : 10.1523/JNEUROSCI.0311-05.2005 . — PMID 15888645 .
  12. ↑ nimi = PMID 25937371 "
  13. ↑ VC-01 Diabetes Therapy - Viacyte, Inc (linkki ei saatavilla) . Käyttöpäivä: 21. tammikuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 22. tammikuuta 2016. 
  14. ↑ Liittovaltion lakiluonnos 18. tammikuuta 2013
  15. ↑ http://elementy.ru/news/164751 Ihmisen ihosta voi tulla alkion kantasolujen lähde
  16. ↑ Elementit - tiedeuutisia: saatu "eettisiä" alkion kantasoluja
  17. ↑ http://elementy.ru/news/430912 Myöhemmin osoitettiin, että uudelleenohjelmointi voi tapahtua näiden geenien ohimenevän ilmentymisen yhteydessä ilman niiden integroitumista genomiin
  18. ↑ Matthias Stadtfeld, Masaki Nagaya, Jochen Utikal, Gordon Weir, Konrad Hochedlinger. Indusoidut pluripotentit kantasolut, jotka on tuotettu ilman virusintegraatiota // Tiede. V. 322. P. 945-949 (7. marraskuuta 2008). DOI: 10,1126/tiede.1162494.
  19. ↑ Uudelleenohjelmoitujen solujen vuosi. P. Petrov
  20. ↑ Xiao-yang Zhao1, Wei Li1, Zhuo Lv1,, Lei Liu1, Man Tong1, Tang Hai1, Jie Hao1, Chang-long Guo1, Qing-wen Ma, Liu Wang, Fanyi Zeng, Qi Zhou. iPS-solut tuottavat elinkelpoisia hiiriä tetraploidisen komplementaation kautta. Nature 461, (3. syyskuuta 2009), 86-90
  21. ↑ iPSC-peräisen RPE-arkin siirto ensimmäiseen AMD-potilaan kehitysbiologian keskukseen | RIKEN CDB
  22. ↑ Miten kolmiulotteiset elimet valmistetaan ja kuka niitä tarvitsee

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Temaattiset sivustot
Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa