что такое регенеративная медицина

15.12.202326.09.2023 admin 0 Comments

Регенеративная медицина и клеточные технологии

Морские звезды могут отрастить новые тела, акулы — зубы, ящерицы — конечности. Однако человек на такое еще не способен. С целью восстановления поврежденных органов и тканей, лечения тяжелых заболеваний и сохранения молодости появились технологии регенеративной медицины, которые развиваются рекордными темпами и уже дают впечатляющие результаты.

Что такое регенеративная медицина

Это особый метод терапии, позволяющий восстановить поврежденные или пораженные болезнями ткани при помощи стволовых клеток человека и животных. Методика появилась около 25 лет назад и активно развивается.

Регенеративная медицина объединяет достижения практической медицины, генной инженерии и биологии.

Ученые считают, что она сможет полностью изменить жизнь людей в будущем.

Когда применяются методы регенеративной медицины

Направление применимо при заболеваниях и травмах, когда шансы не только на выздоровление, но и на выживание низки, когда иные методы лечения уже исчерпали себя. Это онкологические, наследственные и орфанные заболевания. Они часто затрагивают детей и людей среднего возраста.

Направление может применяться и в эстетических или косметологических целях (с целью устранения дефектов после травм и опухолей).

Последние достижения

Регенеративная медицина постоянно развивается: разрабатываются все новые методы лечения и коррекции общего состояния, восстановления поврежденных и утраченных органов. Разработки бывают неудачными, но далеко не всегда.

Гепатология

Лечение больных с тяжелыми формами печеночной недостаточности (циррозом, жировым гепатозом) — одно из ключевых направлений медицины. На экспериментальных моделях оказались эффективны технологии длительной восстановительной регенерации пораженных гепатоцитов при использовании мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) костного мозга.

Также с высокой эффективностью опробованы выделенные из печени белковые факторы и инженерные тканевые конструкции билиарного тракта.

Диабет

Исследования обнаружили, что среди клеток жировой ткани имеются те, которые могут делиться и вырабатывать инсулин после пересадки в печень. Опыты проводились на грызунах. В результате печень брала на себя функцию поджелудочной железы и не просто облегчала течение сахарного диабета I и II типов, но и полностью избавляла человека от данного заболевания.

Сердечно-сосудистые болезни

Опробована методика пересадки стволовых клеток из работоспособного сердца свиньи для устранения деструктивных изменений миокарда после инфаркта.

Ввиду того что сердце свиньи аналогично по строению таковому у человека, появился шанс опробовать технологию на людях. Направление позволит устранить симптомы аритмии или сердечной недостаточности при длительном течении ишемической болезни сердца или несвоевременно оказанной помощи при инфаркте миокарда.

Облысение

Наследственное облысение до сих пор не поддается терапии. Активно проводятся исследования, основанные на клонировании волосяных фолликулов с их последующим внедрением в облысевшие области головы. Затем в зоне воздействия проводится стимуляция роста волос.

Нервные болезни

Эксперименты на грызунах показали, что даже парализованные конечности ввиду поражения нервных тканей позвоночника снова могут стать подвижными. В опытах ученые вводили мышам и крысам эмбриональные клетки в нервные ткани. В скором времени начнутся испытания методики на людях.

Глазные болезни

Внедрение стволовых клеток в роговицу позволяет устранить многочисленную группу врожденных и приобретенных дефектов. Технология разработана и с успехом применяется для лечения посттравматических и постинфекционных рубцов роговицы, ожогов.

Уретропластика

Дефекты многослойного эпителия мочевыделительных путей, полученные в ходе поражения опухолью или инородными телами, конкрементами, под влиянием пороков формирования и развития, поддаются терапии.

Трансинженерные системы показали высокую эффективность при использовании в целях регенерации пораженного уротелия. Медицина позволяет полностью восстановить проходимость протоков и функциональную активность эпителия.

Косметология

Для устранения морщин и других признаков старения кожи активно применяются не только плазма, обогащенная тромбоцитами, но и стволовые клетки. После внедрения в кожу они запускают процессы клеточной регенерации, синтез коллагеновых и эластиновых волокон. Кожа становится гладкой и эластичной, мелкие морщины разглаживаются.

Стоматология

Тканевая инженерия внедрена и в челюстно-лицевую хирургию. Препараты на основе аллогенных кератиноцитов и фибробластов организма человека и бычьего коллагена уже одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством медикаментов и пищевых продуктов (FDA).

Подобные препараты позволяют восстановить целостность тканей десны и челюстей без использования травматичных лоскутных пересадок.

Клеточные и тканевые технологии

Сейчас уже доступны такие методы генной терапии, как выращивание и клонирование отдельных тканей, частей и даже целых органов. Создание новых участков может происходить как внутри, так и вне тела человека. При этом риск отторжения минимален.

Биопринтинг (3D-печать) органов и тканей

Печать органических 3D-моделей основана на послойном построении трехмерных структур биологических тканей. На первом этапе принтер печатает материал с учетом разнообразия тканей в клеточном строении. Затем модель помещается в инкубатор, где в течение короткого периода выращивается.

3D-биопринтинг уже опробован. Изготовлены ткани кожных покровов, сердца и кровеносных сосудов, костей.

Выращивание органов

В основе направления лежит использование трехмерных структур клеток для выращивания «зачатков» органов — органоидов. Из них впоследствии выращивают «крупный» аналог.

Органоиды используются и для:

Сложность технологии позволяет выращивать только простые по строению органы. К ним относятся влагалище, мочевой пузырь, сосуды.

Технологии ксенотрансплантации

Ксенотрансплантация — это пересадка тканей или органов от одного биологического вида другому. Несмотря на сходство между человеком и приматами, приоритетные разработки затрагивают исключительно свиней. Свиньи — это неограниченный и доступный ресурс органов для человека.

Восстановление органов человека

Данное направление активно развивается уже на протяжении десятилетий. Ключевыми достижениями являются:

Уже прослежены отдаленные результаты оперативных вмешательств (давностью до 8 лет).

Технологии донорства органов

После пересадки от одного человека другому органы приживаются не всегда. Например, почки остаются только в 75% случаев.

С помощью редактирования генома наука создала CAR-T-клетки, которые подавляют иммунный ответ организма и позволяют приживаться практически любому органу. Так стала возможна аллотрансплантация — пересадка органов иммунологически несхожему организму.

Технологии протезирования

Регенеративная медицина может не только создавать полноценные искусственные протезы некоторых хрящей и суставов, сосудов, полостных органов, но и выращивать их внутри организма.

Активно применяются следующие аутологичные регенеративные концентраты:

Введение данных веществ через небольшой прокол (реже — надрез) к очагу поражения позволяет полностью восстановить разрушенные структуры. Уже возможно восстановление слуха (кохлеарный имплантат) и зрения (бионический глаз).

Переливание молодой крови и парабиоз

На рубеже XX в. ученые смогли соединить кровеносные системы 2 животных разного возраста (молодого и пожилого). Такую модель назвали гетерохроническим парабиозом. Через некоторое время возрастная особь стала более активной, продолжительность ее жизни увеличилась.

Переливание плазмы человека мышам приводит не только к увеличению продолжительности их жизни, но и к снижению частоты нейродегенеративных заболеваний и патологий опорно-двигательного аппарата. Направление считается молодым в науке, в скором времени возможны новые открытия.

Компания Ambrosia

Компания-стартап Ambrosia недавно применила явление парабиоза на практике. В ходе исследования лицам до 25 лет переливали плазму крови людей старше 35 лет. У некоторых испытуемых было зафиксировано снижение темпов или исчезновение некоторых признаков старения. Специалисты практиковали и введение их собственной пуповинной крови.

В начале 2019 года FDA выпустила пресс-релиз, где высказала обеспокоенность в отношении использования данного метода. Ambrosia прекратила свою деятельность.

Стартап Elevian

Проект Elevian занимался продлением молодости. Специалисты подошли к долголетию с научно обоснованной точки зрения. Ученые выделили молекулу GDF-11 у молодых мышей. После введения данного компонента в кровь возрастных грызунов отмечалось восстановление поврежденных тканей сердечной мышцы, центральной нервной системы, легких и почек. Ученые ставят перед собой задачу восстановить естественную способность организма человека к регенерации, которая была эволюционно утрачена.

Вопрос о безопасности новых технологий

Регенеративная терапия — это метод лечения высокого риска. Направление слишком молодое, чтобы говорить не только о его эффективности, но и о безопасности для здоровья и жизни. История развития фармакологии показала, что ошибки при разработке лекарств могут проявиться даже через десятилетия. Бурно развивающейся отрасли нужно минимум 25-30 лет, чтобы оценить эффективность и безопасность.

Ограничения и запреты

Выделяют 2 типа стволовых клеток:

Взрослые клетки эффективны в целях терапии рака и заболеваний крови, но имеются в организме в ограниченном количестве. Их сложно изъять, а сама процедура имеет ряд сложностей. Самый ценный источник стволовых клеток — эмбрионы (абортированные или на ранней стадии развития). Однако юридические и моральные аспекты запрещают подобную практику в большинстве стран.

Перспективы лечения стволовыми клетками

Регенеративная медицина помогла вылечить детей от лейкоза, эффективно побороть гемофилию, восполнить посттравматические дефекты или нарушения развития органов. Уже сегодня проводятся операции по пластике половых органов, восстановлению сенсорных функций, устранению нарушений функций сердца.

Ученые ставят перед собой практически непреодолимую цель — сделать человека здоровым и бессмертным, избавить его от физических и моральных страданий.

Прогнозы на ближайшее будущее

Сперва ученые пытались внедрять стволовые клетки напрямую в ткани для восстановления миокарда или регенерации центральной нервной системы. Затем начались оправданные вмешательства внутрь клетки и генома.

В ближайшие 5-10 лет регенеративная медицина будет развиваться опережающими темпами. Главное — обеспечить для этого единство научных подходов, инвестиций и государственных интересов, а также должное регулирование всех действий.

Источник

Питер Диамандис — о трех ключевых направлениях регенеративной медицины

В регенеративной медицине существует три основных крупных направления:

Восполнение

Человек представляет собой набор из более чем 30 трлн клеток. Каждая из них происходит от одного плюрипотентного типа клеток (способных образовывать множество других), называемых стволовыми. С помощью них можно заменить любую поврежденную ткань.

У ребенка или молодого взрослого их много, и они действуют как «встроенная» система восстановления. Но с возрастом их запасы в различных тканях и органах значительно сокращаются. Кроме того, стволовые клетки претерпевают генетические мутации, что снижает их качество и эффективность.

Представьте свои стволовые клетки как команду ремонтников в недавно построенном особняке. Когда особняк новый, а ремонтники молоды, все работает отлично. Но по мере того, как рабочие стареют, и их становится меньше, ваш дом приходит в упадок и, наконец, рушится.

Но что, если восстановить и омолодить популяцию стволовых клеток?

Для этого можно извлечь и сконцентрировать аутологичные (происходящие из собственного организма) взрослые стволовые клетки из таких мест, как жировая ткань или костный мозг. Однако они менее многочисленны и претерпели мутации.

Многие ученые и врачи сейчас предпочитают альтернативный источник — получение стволовых клеток из плаценты или пуповины, оставшихся после родов. Их можно вводить в суставы или внутривенно для омоложения организма.

Замена

Каждые 10 минут кто-то добавляется в очередь на трансплантацию органов в США, а по состоянию на март 2020 года в общей сложности более 112 тыс. человек ожидают замены органов. Огромное количество людей, нуждающихся в новых «запчастях», вообще не попадают в лист ожидания, а в среднем 20 человек умирают каждый день в ожидании трансплантации.

В результате 35% всех смертей только в США можно предотвратить или отсрочить с помощью замены органов.

Можно предположить, что чрезмерный спрос на донорские органы только усилится: например, беспилотные автомобили сделают мир более безопасным, а многие доноры органов сейчас — люди, погибшие в результате автомобильных и мотоциклетных аварий.

Вариантами решения может быть как 3D-печать органов, так и ксенотрансплантация — трансплантация органов животного людям, нуждающимся в замене. Это могут быть, например, органы взрослых свиней: по размеру и форме они похожи на человеческие.

Есть и третий подход к вопросу трансплантации.

Представьте: только около 30 процентов легких потенциальных доноров соответствуют критериям трансплантации; из них только около 85 процентов можно использовать по прибытии в хирургический центр. В результате большая часть возможных легких никогда не попадут к нуждающемуся реципиенту.

На решении этой проблемы сконцентрирована новая медицинская технология, так называемая ex vivo перфузия для донорских легких, сердца и почек. Она позволяет снизить риски отторжения, что может привести к увеличению числа органов, доступных для трансплантации.

Омоложение

В сериале от HBO «Кремниевая долина» один из эпизодов называется «Кровавый мальчик». В нем встречу миллиардера Гэвина Белсона прерывает молодой подтянутый парень двадцати с небольшим лет, который прямо во время разговора подключает предпринимателя к аппарату переливания крови.

Белсон при этом объясняет, что «регулярные переливания крови более молодого физически здорового донора могут значительно замедлить процесс старения».

Хотя пока это в значительной мере фантастический сюжет, сценарий, изображенный в эпизоде, уже реализуется сегодня.

Исследования в Стэнфорде и Гарварде показали, что переливание крови молодых животных пожилым ведет к регенерации многих тканей и органов у последних. Верно и обратное: при переливании крови более старых животных молодым ведет к ускорению процессов старения у последних.

Но извлечь выгоду из этого «фонтана молодости» было непросто.

Стартап Ambrosia из Сан-Франциско недавно начал одно из испытаний парабиоза: здоровые участники в возрасте 35 лет и старше проходили процедуры переливания плазмы крови от доноров моложе 25 лет, а исследователи контролировали их кровь в течение следующих двух лет на предмет молекулярных показателей здоровья и старения.

Однако после предупреждения американского управления FDA в 2019 году Ambrosia была вынуждена закрыться. Обеспокоенность FDA понятна: на сегодняшний день явно не хватает клинических данных, подтверждающих эффективность такого лечения.

Другой стартап под названием Elevian, созданный на базе Гарвардского университета, подбирается к вопросу долголетия с помощью осторожной, научно обоснованной стратегии. Компанию основали после выявления конкретных факторов, которые могут быть ответственны за эффект «молодой крови».

Пример: встречающаяся в природе молекула GDF11 при введении старым мышам воспроизводит многие регенеративные эффекты «молодой крови», влияя на сердце, мозг, мышцы, легкие и почки. В частности, она снижает возрастную гипертрофию сердца, ускоряет восстановление скелетных мышц, улучшает переносимость физических нагрузок, функцию мозга и мозговой кровоток, а также обмен веществ.

Основываясь на этих выводах, Elevian разрабатывает терапию, цель которой — восстановление естественных регенеративных способностей нашего организма. Это может устранить некоторые из основных причин возрастных заболеваний человека.

Вывод

В 1992 году футуролог Леланд Кайзер ввел термин «регенеративная медицина»:

«Развивается новая отрасль медицины, которая изменит течение хронических заболеваний и будет во многих случаях восстанавливать уставшие и ослабленные системы органов».

Резкое увеличение продолжительности жизни человека не за горами. Вскоре у всех нас будут регенеративные сверхспособности, которые ранее были присущи лишь некоторым животным и героям комиксов.

Подписывайтесь на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.

Источник

Что такое регенеративная медицина

Несколько десятков лет назад возможность компенсировать функции утраченных органов или полностью заменить их казалась казуистикой. За десятилетия медицина продвинулась так далеко, что уже активно обсуждаются полное избавление человека от заболеваний и продление жизни. Регенеративная медицина получила не только признание, но и большие инвестиции вкупе с государственной поддержкой.

Регенерация как возможность сохранения здоровья

Человеку свойственна регенерация. До 11 лет организм способен восстановить утраченный кончик пальца, на протяжении всей жизни — заживлять повреждения мягких тканей и переломы.

Ее задача — научить стволовые клетки дифференцироваться в специализированные, которые полностью восстановят функцию утраченных органов.

Исторические факты

Впервые этот термин был использован в 1992 г. Леландом Кайзером. Он описал медицину будущего и возможность избавления от хронических заболеваний.

Дальнейшие опорные моменты развития отрасли можно представить следующим образом:

Сегодня вопросы восстановления регенерации изучаются во всех развитых странах мира.

Работает свыше 2000 научных центров, открытия разной степени важности регистрируются практически ежедневно.

Что такое регенеративная медицина

Регенеративная медицина — новый метод лечения, способный восстановить целостность разрушенных болезнью или травмой органов при использовании стволовых клеток животного или человека.

Направление располагается на стыке биологии, генной инженерии и практической медицины. В ближайшие годы отрасль может полностью изменить жизнь людей, избавив их от хронических и неизлечимых патологий, продлив им молодость.

Классы стволовых клеток

В зависимости от источника получения, начальные клетки можно классифицировать следующим образом:

Также возможно подразделение клеток (и, соответственно, способа трансплантации) на аутологичные и аллогенные. Критерий классификации — принадлежность организму.

Аутологичные

Представляют из себя собственные клетки человека. При аутологичной трансплантации они изымаются, хранятся некоторое время, а затем возвращаются. Чаще трансплантируются гемопоэтические и сердечные клетки, используемые для лечения дегенерации миокарда.

Аллогенные

При аллогенной трансплантации в роли донора и реципиента выступают разные люди.

Основными источниками при этом являются:

Аллогенная трансплантация всегда сопряжена с рисками. Современная регенеративная медицина смогла снизить вероятность отторжения с 70-90% до 10-50%.

Виды стволовых клеток

В зависимости от потентности (способности производить другие типы клеток), клетки бывают:

Несмотря на разнообразие, широкое практическое применение в медицине нашли только мультипотентные. Они и служат предметом большинства научных исследований.

Типы мультипотентных стволовых клеток

Мультипотентные клетки подразделяются на:

Мультипотентные клетки содержат фактор роста и могут модулировать воспалительную реакцию, способны самостоятельно переходить в ткани. Поэтому они привлекают внимание травматологов, проктологов и общих хирургов всего мира.

Жировая ткань в регенеративной терапии

Жировая ткань — второй по важности источник мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК).

Жировое депо имеет массу преимуществ по сравнению с костным мозгом. Среди них:

Клетки жировой ткани перед введением в организм требуют тщательного и длительного выделения и культивирования в питательных средах.

Их использование без предварительного выращивания не оправдано.

Применение регенеративной медицины для лечения заболеваний

Отрасль реализует себя, когда остается мало шансов не только на выздоровление, но и на сохранение жизни. Основными пациентами являются лица с онкологическими и наследственными патологиями, орфанными болезнями.

Все чаще технологии регенеративной медицины используют для эстетических и косметологических целей. Они позволяют устранить дефекты после массивных операций и травм.

Диабет

Стволовые жировые клетки могут быть внедрены в печень. После трансплантации они начинают делиться и вырабатывать инсулин — основной гормон поджелудочной железы.

Печень компенсирует эндокринную функцию панкреатической железы, позволяя облегчить течение сахарного диабета или вылечить его. На сегодня исследования выполнялись только на грызунах.