Некоторые из наиболее тяжелых болезней? таких как дегенеративные болезни, не могут быть излечены только с помощью лекарств или технических подходов, таких как замещение поврежденной ткани. Поэтому возник большой интерес к потенциалу стволовых клеток. Способность стволовых клеток воспроизводить самих себя (самообновление), формировать клеточные линии и что более важно, дифференцироваться во многие типы клеток (вкупе с врожденной способностью некоторых типов клеток из стволовых клеток взрослых супрессировать иммунную систему) делает их идеальным источником для лечения болезней от воспалительных до рака и для регенеративной медицины, при которой стволовые клетки (или более зрелые терапевтические производные) используются для репарации или репликации вопрежденных клеток или тканией. Линии Embryonic stem (ES) клеток, которые происходят из внутренней клеточной массы бластоциста (Fig. 1), привлекли наибольшее внимание своей пластичностью, потенциалом становиться способными к формированию любых клеток или тканей тела. Число протоколов, пригодных для направленной дифференцировки ES клеток в клетки, которые могут быть трансплантированы для терапии, неуклонно растет. Клетки из различных тканей сегодня могут быть получены, велючая нейроны и глию, эпителиальные легочные клетки, кардиальные мышечные клетки, клетки кровяных предшественников, гепатоциты, предшественники сетчакти и β-клетки панкреатических островков13. Но существуют важные этические вопросы и вопросы безопасности, которые необходимо решить до клинического использования ES клеток. Важно, что если трансплантируемые клетки являются аутологичными (получаются от пациента), то они будут конфронтировать с иммунной системой хозяина, как если бы они были трансплантированы из чужого (т.е., аллеогенные, если от человека) источника, и могут понадобиться продолжительные периоды иммуносупрессии, чтобы эти клетки не были отторгнуты
Наиболее разумным способом гарантии является тот, когда пациент воспринимает трансплантант стволовых клеток от донора в течение длительного периода, так чтобы могли бы использоваться пациентами собственные иммунологические механизмы для индукции толерантности к собственным антигенам (механизмы, которые предупреждают иммунную систему от атак пациента своими собственными белками, клетками, тканями и органами). Эти механизмы д. быть использованы сходным образом, чтобы индуцировать толерантность к донорским антигенам, присутствующим на поврехности трансплантируемых клеток. Логично. поэтому посмотреть, как часто такая стратегия может быть использована клинически. Причина простая: центральный орган иммунной системы, который устанавливает и поддерживает толерантность к собственным антигенам — тимус — подвергается тяжелой атрофии с возрастом. Следовательно, успех в индукции толерантности к чужеродным трансплантатам у взрослых будет зависеть в основном от омоложения тимуса, чтобы стал возможным прием донорских клеток (напр., haematopoietic stem cells (HSCs)) и необходима долговеременная презентация донорских антигенов в тимусе, там где Т клетки пациента, которые распознают эти антигены, могут быть элиминированы. В качестве дополнительной защиты донорские антигены могут также индуцировать развитие регуляторных T (Treg) клеток в тимусе. Treg клетки могут также продуцироваться на периферии и функция этих клеток вместе с теми. сто в тимусе, предупреждают активацию любых донор-реактивных Т клеток, которые избежали делеции в
Для решиения этого вопроса иммунологической толерантности, внимание клиницистов было обращено на стволовые клетки взрослых. Если терапия базируется на аутологических стволовых клетках взрослых, то они не д. вызывать отторжения или становиться субъетом тех же самых этических проблем, возникающих при использовании ES клеток. Ключевой практической проблемой со стволовыми клетками взрослых является та, что они лишены мультипотентности (способности формировать многие типы клеток) и, следовательно, обычно необходим источник в соотвествующей ткани мишени. У определенных пациентов, однако, стволовые клетки могут не присутствовать в этой ткани или могут быть повреждены болезнью. Следовательно, для снижение иммунологического targeting, который происходит, когда трансплантируются чужеродные клетки, разрабатываются стратегии по продукции собственных стволовых клеток, которые являются плюрипотентными: т.е., способными формировать все три зародышевых слоя — энтодерму (которая становится печенью и поджелудочной железой), мезодерму (сердечная мышца) и эктодерма (нервная ткань) — и. следовательно, давать все типы клеток тела. Эти подходы включают перенос ядер соматических клеток (при котором ядро клетки от пациента переносится в энуклеированный ооцит) и перенос взрослых соматических клеток от пациента с использованием ретровирусных конструкций, содержащих специфические гены, ассоциирвоанные с плюрипотентностью, генерируемые клетки известны как induced pluripotent stem (IPS) клетки4-6 (Fig.1)
Conclusions
Большинство дегенеративных или аутоиммунных болезней вызываются несколькими факторами, поэтому оптимальная терапия скорее всего д. состоять из комбинации воздействий, включая модуляцию иммунной системы, чтобы облегчить терапию, базирующуюся на аллогенных клетках (примером могут служить и те, что базируются на стволовых клетках). Это определенно имеет место для большинства дегенеративных болезней. Лечение этих болезней нуждается в трансплантации тканеспецифичных стволовых клеток или их непосредственных производных вместе с первоначальной задержкой иммунной реакции для предупреждения отторжения и восстановления иммунной системы. толерантной к донорским
ES клетки обладают громадным потенциалом для подходов регенеративной медицины, но этические проблемы окружают использование этих клеток и направляют исследования на альтернативные источники стволовых клеток, такие как ткане-специфичные стволовые клетки взрослых, производные плаценты стволовые клетки и с недавних пор полностью дифференцированные соматические клетки, которые репрограммированы. Было также разработано множество подходов, способствующих поддержанию или дифференцировке тканеспецифичных стволовых клеток. Сюда входит биоинженерия тканей (такая как разработка 'organoids', за счет использования биологических матриц (biomatrices) в качестве каркаса, в котором клетки могут развиваться трехмерным способом и будет происходить индукция стволовых клеток к дифференцировке за счет использования microRNAs (т.е., целенаправленных non-coding RNAs, которые пост-транскрипционной регулирую
Одним из способов манипуляций с механизмами толерантности помимо подходов, рассмотренных выше, может быть регенерация атрофированного тимуса у реципиента и для этого производится инъекция в тимус как thymic epithelial stem cells (TESCs), так и HSCs, происходящих из тех же самых ES клеток (Fig. 4). Альтернативно, происходящие из ES клеток HSCs д. инъецироваться внутривенно для облегчения приживления в костном мозге и последующей постоянной продукции предшественников Т клеток, с целью долговременной реконструкции тимуса. Др. возможность заключается в создании искусственного тимуса ex vivo, используя донорские TESCs и HSCs химеры с хозяйскими HSCs; клетки д. быть окружены четко определенным биоматриксом. который содержит специфические мезенхимные факторы роста и факторы лимфоидного роста. чтобы обеспечить продукцию TEC и продукцию T клеток,
Хотя iPS клетки обладают потенциалом продуцировать аутологичный источник плюрипотентных стволовых клеток для регенеративной терапии, многие препятствия необходимо предолоеть прежде чем соотв. законадательные санкции быдут гарантированы для их использования в клинике. Альтернативные не вирусные системы доставки необходимо разработать, чтобы заменить использование интегрирующих векторов, таких как ретровирусы, которые вызывают инсерционный мутагенез. Некоторые из вопросов, которые необходимо исследовать в дальнейшем, это эффект состояния дифференцировки клеток мишеней на эффективность репрограммирования и могут ли транскрипционные и эпигенетические программы iPS клеток обладать некорректно измененной предрасположенностью к злокачественной трансформации. Однако, если такие технические проблемы и надежность будут решены, то потенциал iPS клеток давать специфические для пациента стволовые клетки, даже если они первоначально будут использоваться в качестве диагностических мишеней in vitro, это послужит важным дополнением арсенала регенеративной медицины.
