Восстановление тканей. 
Стволовые клетки и молекулярная биология

Целью регенеративной медицины является восстановление формы и функции поврежденных тканей. Один потенциальный терапевтический подход включает использование аутологичных клеток, полученных из костного мозга. Прогресс в трансплантации ядер, образование экспериментальных гетерокариотических клеток и наблюдаемая пластичность экспрессии генов и фенотипа у различных типов свидетельствует о пластичности ядра.

Последние исследования расширили эти открытия и показали, что эндогенные клетки в костном мозге обладают способностью включаться в дефектные ткани и репрограммироваться. Независимо от механизма потенциал для новой экспрессии генов в клетках из костного мозга в тканях — реципиентах обещает развитие клеточной терапии как в пролиферирующих, так и в пост — митотических тканях /32/.

Стволовые клетки, представляющие наибольший интерес с точки зрения их применения в медицине, — это эмбриональные, гемопоэтические и мезенхимальные. Стволовые клетки — это недифференцированные клетки, способные как к самоподдержанию, так и к дифференцировке в зрелые специализированные клетки. По типу происхождения различают эмбриональные и соматические стволовые клетки.

Первые могут неограниченно поддерживаться в культуре и способны к дифференцировке во все клетки взрослого организма. Вторые обладают ограниченной способностью к дифференцировке и, возможно, ограниченным пролиферативным потенциалом. Важным для терапевтического применения, хотя и оспариваемым рядом ученых, свойством является пластичность соматических стволовых клеток, т. е. способность к контекст — зависимой дифференцировке в «неродственные» типы клеток.

Предполагается, что дифференцировка большинства типов стволовых клеток происходит по принципу поэтапного иерархического созревания через промежуточные интенсивно пролиферирующие клетки — предшественники. Применение стволовых клеток в медицине находится в основном на стадии преклинических исследований. Несмотря на перспективность эмбриональных стволовых клеток, ряд обстоятельств серьезно ограничивает их терапевтическое применение в ближайшем будущем.

В то же время подходы, связанные с аутотрансплантацией гемопоэтических или мезенхимальных стволовых клеток, уже начинают успешно использоваться в клинических испытаниях для лечения ишемии конечностей и последствий инфаркта миокарда. Очевидно, что применение стволовых клеток в медицине обещает кардинальный прогресс в лечении множества тяжелых заболеваний /28/.

Стволовые клетки продолжают привлекать значительное внимание и подают надежду на развитие новой основанной на клетках терапии для дегеративных болезней. Для использования полного терапевтического потенциала стволовых клеток требуется понимание механизмов, посредством которых они генерируются, самообновляются и дифферецируются. Приложение пост — геномных технологий начало приводить к пониманию природы молекулярного состояния различных компартментов стволовых клеток.

Одна из возникших тем — значительная молекулярная сложность, в которой начинаются многие возможные пути дифференцировки, обеспечивая одну возможную стратегию того, чтобы была возможна различная реактивность стволовых клеток. Эта новая информация в конечном счете должна выявить любой общий атрибут стволовых клеток и помочь в рациональных подходах манипулирования стволовыми клетками в терапевтических целях/19/.

Восстановление тканей — это процесс, когда множество поврежденных типов клеток замещается для восстановления гистоархетоктоники и функции ткани. Несколько теорий было предложено для объяснения феномена тканевого восстановления у амфибий и животных, относящихся к высшим классам. Эти теории включают дифференциацию поврежденных тканей, трасдифференцировку входящих в клон клеток — предшественниц и активацию резервных клеток-предшественниц.

Исследования Young et al. и других показали, что компартменты соединительной ткани во все время постнатального развития содержат резервные клеткипредшественницы. Последовательное повторяющееся одноклеточное клонирование и исследования по сортировке клеток выявили, что эти резервные клетки — предшественницы состоят из множественных популяций клеток, включающих тканево-специфичные клетки — предшественницы, зародышевый слой потомства стволовых клеток и плюрипотентные стволовые клетки.

Тканево-специфичные клеткипредшественницы демонстрируют различные способности к дифференцировке, от унипотентности (образуя один клеточный тип) до полипотентности (образуя множественные клеточные типы). Однако, все клетки — предшественницы демонстрируют конечную продолжительность жизни от 50 до 70 удвоений популяции перед программируемыми старением и смертью. Линия зародышевого слоя стволовых клеток может образовывать более широкое разнообразие клеточных типов, чем клетки — предшественницы. Индивидуальная стволовая клетка зародышевой линии может образовывать все соответствующие клетки линии зародышевого слоя (т.е. эктодерму, мезодерму или эндодерму).

Плюрипотентные стволовые клетки могут давать большее разнообразие клеточных типов, чем единственная стволовая клетка зародышевой линии. Единственная плюрипотентная стволовая клетка может образовывать клетки, принадлежащие всем трем линиям зародышевых слоев. Как стволовые клетки линии зародышевого слоя, так и плюрипотентные стволовые клетки демонстрируют повышенные способности к самообновлению, далеко превосходящие продолжительность жизни клеток — предшественниц (50−70 удвоений популяции).

Авторы предполагают, что активация покоящихся тканевоспецифичных клеток — предшественниц, стволовых клеток линии зародышевого слоя и/или плюрипотентных стволовых клеток может послужить потенциальным объяснением, совместно с дедифференцировкой и трансдифференцировкой процесса восстановления тканей. Сегодня исследуются несколько модельных систем для определения возможностей использования взрослых покоящихся резервных клеток — предшественниц для тканевой инженерии /51/.

Таким образом, процесс восстановления тканей объясняется активацией покоящихся тканевоспецифичных клеток — предшественниц, стволовых клеток линии зародышевого слоя и/или плюрипотентных стволовых клеток.