Эмбриональные стволовые клетки – лекарство от старости (1)

Перспективы использования человеческих эмбриональных стволовых клеток для лечения возрастных болезней
Обзор “The promise of human embryonic stem cells in aging-associated diseases” (Odessa Yabut, Harold S. Bernstein)
опубликован в журнале Aging, том 3, № 5 (май 2011).
Перевод: Евгения Рябцева

Резюме
Причиной развития возрастных болезней часто является прогрессирующая гибель или нарушение функционирования клеток, которое, в конечном итоге, оказывает влияние на функции всех тканей и органов. Эффективность лечения таких заболеваний можно повысить с помощью методов клеточной терапии, подразумевающих регенерацию утраченных клеток или другие подходы к восстановлению функционирования тканей. Человеческие эмбриональные стволовые клетки (чЭСК), благодаря их уникальной способности к самообновлению и плюрипотентности, являются многообещающим терапевтическим кандидатом в инструменты для лечения возрастных болезней. На сегодняшний день разработано и охарактеризовано множество линий чЭСК. В данном обзоре мы обсудим методы выделения линий чЭСК, их молекулярные и клеточные особенности, а также характеристики, определяющие их способность дифференцироваться в клетки всех трех эмбриональных зародышевых листков. Мы также опишем методы, применяемые в настоящее время для направления их дифференцировки в популяции функциональных тканеспецифичных клеток. И, наконец, мы перечислим основные проблемы, которые еще предстоит решить, и разрабатываемые стратегии создания высокоочищенных популяций полученных из чЭСК клеток, пригодных для применения в клинической практике.

I. ВОЗРАСТНЫЕ БОЛЕЗНИ И СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ

Терапия

В 2010 году люди в возрасте 65 лет и старше составляли примерно 12,9% и 8% населения США и всего мира, соответственно [1]. Ожидается, что эти показатели резко возрастут, когда миллионы представителей поколения «беби-бумеров», родившихся в период с 1945 по 1964 г., достигнут этого возраста. Поэтому возможность предотвращения и излечения возрастных болезней стремительно превращается в основную цель работы различных отраслей биомедицинской науки.

К возрастным болезням относятся дегенеративные заболевания, нарушающие функционирование тканей и органов. Например, нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и амиотрофический боковой склероз (БАС), являются состояниями, для которых характерно прогрессирующее ухудшение структуры и функций нейронов, ведущее к их гибели. Макулярная дистрофия развивается в результате постепенной дегенерации клеток желтого пятна сетчатки глаза и является ведущей причиной утраты зрения взрослыми людьми в возрасте старше 55 лет. Такие заболевания, как остеоартрит и остеопороз, характеризующиеся дегенерацией хрящевой и костной ткани, соответственно, являются причиной большей части травм коленного, бедренного и других суставов, а также позвоночника у людей преклонного возраста.

Возрастные болезни также могут быть результатом нарушения функционирования клеток. К таким заболеваниям можно отнести рак, болезни сердца, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) и диабет. К развитию рака приводят метаболические изменения в клетках, ведущие к появлению повреждений ДНК, которые могут вызывать неконтролируемое неадекватное деление клеток. Риск возникновения раковых опухолей значительно возрастает по мере старения организма. Причиной развития болезней сердца обычно является продолжительное функционирование сердца на фоне гипертонии, гиперхолестеринемии, диабета и других факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний, а также ассоциированного с возрастом увеличения вероятности развития гипертрофии левого желудочка, диастолической дисфункции и мерцательной аритмии [2]. ХОБЛ представляют собой группу прогрессирующих заболеваний дыхательной системы, к которой относятся эмфизема, характеризующаяся разрушением выстилающих легочной эпителий альвеолярных клеток; и хронический бронхит, вызываемый аномальной продукцией слизи в воздухоносных путях бронхов [3]. При развивающемся во взрослом возрасте диабете 2 типа гиперсекреция инсулина может привести к нарушению функций и дегенерации бета-клеток поджелудочной железы [4].

Перспектива восстановления или замещения поврежденных аномально функционирующих или погибших клеток новыми функциональными клетками сдвинула терапевтическую парадигму в сторону восстановления функционирования тканей у индивидуумов, страдающих от возрастных болезней. Основным кандидатом на использование при разработке таких терапевтических подходов являются стволовые клетки, в особенности человеческие эмбриональные стволовые клетки (чЭСК), обладающие способностью к бесконечному самообновлению и дифференцировке во все тканеспецифичные типы клеток (рис. 1).

Рисунок 1. Создание линий плюрипотентных человеческих эмбриональных стволовых клеток
Создание линий человеческих эмбриональных стволовых клеток (чЭСК) происходит в несколько этапов. Сначала, путем экстракорпорального оплодотворения или активации яйцеклетки (партеногенез), получают донорские эмбрионы, которые в течение некоторого времени развиваются in vitro. После этого из внутренней клеточной массы преимплантационной бластоцисты или морулы на стадии 4, 8 или 16 клеток выделяют плюрипотентные клетки. На конечном этапе выделенные клетки высевают в специальную среду для культивирования чЭСК, без или с использованием слоя фидерных клеток, для размножения и выделения популяций плюрипотентных клеток. Применение этого метода позволило получить линии чЭСК, способные давать начало как эмбриональным клеткам, так и тканям всех трех зародышевых листков.

В данном обзоре мы опишем методы выделения и поддержания жизнеспособности, а также свойства плюрипотентных чЭСК. Мы также расскажем о методах, применяемых для индукции дифференцировки чЭСК в клетки определенных типов, уделяя особое внимание типам клеток, пригодным для изучения механизмов патологии, а также являющихся потенциальными инструментами методов клеточной терапии возрастных болезней.

Продолжение: источники получения, поддержание жизнеспособности и основные свойства человеческих эмбриональных стволовых клеток.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru

19.12.2011