Проблемы и перспективы использования стволовых клеток в трансплантологии
- Авторы: Москалев А.В.1, Гумилевский Б.Ю.1, Апчел В.Я.1,2, Цыган В.Н.1
-
Учреждения:
- Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ
- Российский государственный педагогический университет имени А.И. Герцена Минобрнауки России
- Выпуск: Том 23, № 2 (2021)
- Страницы: 175-186
- Раздел: Обзоры
- URL: https://journals.rcsi.science/1682-7392/article/view/64495
- DOI: https://doi.org/10.17816/brmma64495
- ID: 64495
Цитировать
Аннотация
Проблемы трансплантации органов и тканей заключаются в недостатке органов для трансплантации и отторжении трансплантатов. Поэтому изучается вопрос получения органов и тканей для трансплантации с помощью стволовых клеток. Несмотря на то, что эта идея перспективна, она связана со многими проблемами, возникающими из-за сложности системы. Необходимо использовать несколько популяций клеток на подложке со сложным составом питательных сред: питательные вещества, факторы роста, кислород, регуляторные факторы. Необходимо контролировать межклеточные взаимодействия, которые обеспечивают секрецию разнообразных факторов, что способствует дифференцировке стволовых клеток в таких условиях в другие типы тканей. Необходимо поддерживать такую биологическую активность бесконечно долго, чего не происходит в организме. При выполнении этих условий, такой подход тканевой инженерии обеспечивает возможность получения целых органов для имплантации. Однако технические проблемы связаны с повышением адгезии клеток к пластику, наличием универсальной основы для питания клеток, которая может содержать более 100 компонентов. Существует возможность контаминации, что может приводить к серьезным ошибкам в эксперименте. Стволовые клетки должны обладать выраженными мутационными свойствами и способностью к восстановлению теломер. Длительное использование одной и той же питательной среды может приводить к генетическим изменениям и значительно изменять физиологические свойства клеток. Важным аспектом решения этой проблемы может быть криоконсервация. Целевой задачей тканевой биоинженерии является создание цельных искусственных органов или, по крайней мере, участков организованных тканей, которые могли бы быть трансплантированы пациентам. В настоящее время такие операции относительно просты для таких тканей, как искусственная кожа, состоящая из эпидермального и фибробластного слоев, или небольших хрящевых имплантатов, полученных in vitro. В одной среде планируется использовать несколько типов клеток в стабильной форме. В этом случае один тип клеток может замещаться другим. Такая стабильность обеспечивается многообразием секретируемых факторов различными типами клеток, обеспечивающих их жизнедеятельность. Децеллюляризация удаляет все компоненты, участвующие в иммунном отторжении трансплантатов, так что это поднимает перспективу создания неограниченного запаса органов для трансплантации. Однако могут развиваться острые реакции, связанные с участием дендритных клеток, макрофагов, нейтрофилов, натуральных киллеров. Начиная с момента пересадки создаются условия для иммунного отторжения, возникающие вследствие оперативного вмешательства с развитием острого воспаления. Интенсивность иммунных реакций против трансплантата во многом зависит от степени несоответствия аллелей главного комплекса гистосовместимости донора и реципиента. Это соответствие исследуется с помощью различных методов, включающих использование антител или секвенирования дезоксирибонуклеиновой кислоты.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Александр Витальевич Москалев
Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ
Автор, ответственный за переписку.
Email: alexmav195223@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3403-3850
доктор медицинских наук, профессор
Россия, Санкт-ПетербургБорис Юрьевич Гумилевский
Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ
Email: alexmav195223@yandex.ru
доктор медицинских наук, профессор
Россия, Санкт-ПетербургВасилий Яковлевич Апчел
Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ; Российский государственный педагогический университет имени А.И. Герцена Минобрнауки России
Email: alexmav195223@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7658-4856
SPIN-код: 4978-0785
Scopus Author ID: 6507529350
ResearcherId: Е-8190-2019
доктор медицинских наук, профессор
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-ПетербургВасилий Николаевич Цыган
Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ
Email: alexmav195223@yandex.ru
доктор медицинских наук, профессор
Россия, Санкт-ПетербургСписок литературы
- Москалев А.В., Сбойчаков В.Б., Рудой А.С. Общая иммунология с основами клинической иммунологии. М.: Гэотар-Медиа, 2015.
- Ярилин А.А. Иммунология. М.: Гэотар-Медиа, 2010.
- Abbas A.K., Lichtman A.N., Pillai S. Cellular and molecular immunology. 9-th edition. Philadelphia, Pennsylvania: W.B. Saunders Company, 2018.
- Bhaya D., Davison M., Barrangou R. CRISPR-Cas systems in bacteria and archaea: versatile small RNAs for adaptive defense and regulation // Annu. Rev. Genet. 2011. Vol. 45. P. 273–297. doi: 10.1146/annurev-genet-110410-132430
- Cai L., Johnstone B.H., Cook T.G., et al. Suppression of hepatocyte growth factor production impairs the ability of adipose-derived stem cells to promote ischemic tissue revascularization // Stem. Cells. 2007. Vol. 25. No. 12. P. 3234–3243. doi: 10.1634/stemcells.2007-0388
- Hilton I.B., D’Ippolito A.M., Vockley C.M., et al. Epigenome editing by a CRISPR-Cas9-based acetyltransferase activates genes from promoters and enhancers // Nat. Biotechnol. 2015. Vol. 33. No. 5. P. 510–517. doi: 10.1038/nbt.3199
- Gilbert L.A., Larson M.H., Morsut L., et al. CRISPR-mediated modular RNA-guided regulation of transcription in eukaryotes // Cell. 2013. Vol. 154. No. 2. P. 442–451. doi: 10.1016/j.cell.2013.06.044
- Geraghty R.J., Capes-Davis A., Davis J.M., et al. Cancer Research UK. Guidelines for the use of cell lines in biomedical research // Br. J. Cancer. 2014. Vol. 111. No. 6. P. 1021–1046. doi: 10.1038/bjc.2014.166
- Gjorevski N., Ranga A., Lutolf M.P. Bioengineering approaches to guide stem cell-based organogenesis // Development. 2014. Vol. 141. No. 9. P. 1794–1804. doi: 10.1242/dev.101048
- Kang H.W., Lee S.J., Ko I.K., et al. A 3D bioprinting system to produce human-scale tissue constructs with structural integrity // Nat. Biotechnol. 2016. Vol. 34. No. 3. P. 312–319. doi: 10.1038/nbt.3413
- Kern S., Eichler H., Stoeve J., et al. Comparative analysis of mesenchymal stem cells from bone marrow, umbilical cord blood, or adipose tissue // Stem. Cells. 2006. Vol. 24. No. 5. P. 1294–1301. doi: 10.1634/stemcells.2005-0342
- Lee J.H., Kemp D.M. Human adipose-derived stem cells display myogenic potential and perturbed function in hypoxic conditions // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2006. Vol. 341. No. 3. P. 882–888. doi: 10.1016/j.bbrc.2006.01.038
- Li B., Zeng Q., Wang H., et al. Adipose tissue stromal cells transplantation in rats of acute myocardial infarction // Coron. Artery. Dis. 2007. Vol. 18. No. 3. P. 221–227. doi: 10.1097/MCA.0b013e32801235da
- Liu N., Zang R., Yang S.T., et al. Stem cell engineering in bioreactors for large-scale bioprocessing // Engineering in Life Sciences. 2014. Vol. 14. P. 4–15. doi: 10.1002/elsc.201300013
- McDonald J.I., Celik H., Rois L.E., et al. Reprogrammable CRISPR/Cas9-based system for inducing site-specific DNA methylation // Biol. Open. 2016. Vol. 5. No. 6. P. 866–874. doi: 10.1242/bio.019067
- Olson K., De Nardin E. Contemporary clinical immunology and serology. New Jersey: Upper Saddle River, 2013.
- Rose N.R., Mackay I.R. The autoimmune diseases. 5th edition. Philadelphia, 2018.
- Slack J.M.W. The science of stem cells. Wiley, 2018.
- Sasai Y. Next-generation regenerative medicine: organogenesis from stem cells in 3D culture // Cell. Stem. Cell. 2013. Vol. 12. No. 5. P. 520–530. doi: 10.1016/j.stem.2013.04.009
- Sternberg S.H., Redding S., Jinek M., et al. DNA interrogation by the CRISPR RNA-guided endonuclease Cas9 // Nature. 2014. Vol. 507. No. 7490. P. 62–67. doi: 10.1038/nature13011
- Thakore P.I., D’Ippolito A.M., Song L., et al. Highly specific epigenome editing by CRISPR-Cas9 repressors for silencing of distal regulatory elements // Nat. Methods. 2015. Vol. 12. No. 12. P. 1143–1149. doi: 10.1038/nmeth.3630
- Wu Y., Chen L., Scott P.G., et al. Mesenchymal stem cells enhance wound healing through differentiation and angiogenesis // Stem. Cells. 2007. Vol. 25. No. 10. P. 2648–2659. doi: 10.1634/stemcells.2007-0226
- Zabriskie J.B. Essential clinical immunology. N.Y., 2009.
- Zetsche B., Gootenberg J.S., Abudayyeh O.O., et al. Cpf1 is a single RNA-guided endonuclease of a class 2 CRISPR-Cas system // Cell. 2015. Vol. 163. No. 3. P. 759–771. doi: 10.1016/j.cell.2015.09.038
- Zia S., Mozafari M., Natasha G., et al. Hearts beating through decellularized scaffolds: whole-organ engineering for cardiac regeneration and transplantation // Crit. Rev. Biotechnol. 2016. Vol. 36. No. 4. P. 705–715. doi: 10.3109/07388551.2015.1007495