Регенеративна медицина Культивована тканина замінює складні структури обличчя
Сімм, Майкл
У пластично-реконструктивній хірургії вимоги до функціональності, толерантності та естетичних результатів високі. Інтенсивні дослідження також вивчають потенціал імітації нейрогенезу мозку in vitro.
Щороку близько 13 000 людей у Німеччині хворіють на рак вух, носа та горла. Більшість пацієнтів, яким доводиться робити операції на обличчі, вимагають великих функціональних та естетичних реконструкцій. Однак, оскільки початковий стан часто не вдається відновити, незважаючи на успіхи пластично-реконструктивної хірургії, новий терапевтичний підхід полягає в спробі активізувати власні механізми регенерації організму.
Зростання у всіх його аспектах - Товариство німецьких природничих вчених та лікарів зробило цю тему акцентом своєї 125-ї зустрічі в Тюбінгені.
Прикладом практичної важливості процесів росту є регенеративна медицина. Його мета - регенерувати клітини, тканини та органи, в яких природних процесів недостатньо для відновлення нормальної роботи, зазначив Прив.-Доз. Лікар. мед. Губерт Львенхайм з клініки вуха, носа та горла при Тюбінгенському університеті. Концепції, які переслідуються, а частково також поєднуються одна з одною, включають імплантацію біо штучної тканини на основі сумісних з організмом та біологічно розкладаються матеріалів, стимулювання клітинного поділу решти тканини факторами росту та трансплантацію клітин за допомогою власних стовбурових клітин організму. Біоматеріали, які можуть функціонувати в зруйнованих кістках, включають гідроксиапатит і трикальційфосфат, які імплантуються в кістку, що залишилася, і на яких клітини-попередники можуть прикріпитися до нової тканини. Так звані кісткові морфогенетичні білки (BMP), сигнали білків, які стимулюють недиференційовані стовбурові клітини з кісткового мозку до розвитку в кісткові клітини та утворення нової тканини на матеріалі-носії, мають підтримуючу дію.
Одним із головних моментів у цій галузі на сьогоднішній день є побудова нижньої щелепи на замовлення для 56-річного пацієнта, який не міг їсти тверду їжу протягом восьми років після перенесеної операції з пухлини. Команда під керівництвом Прив.-Доз. Лікар. Лікар. Патрік Варнке (хірургія ротової та щелепно-лицьової тканин університету в Кілі) змоделював на комп'ютері нову нижню щелепу, яка була сформована з титанової сітки і наповнена кісткозамінником, стовбуровими клітинами та BMP (Lancet 2004; Vol. 364: 766-70). Потім цю структуру помістили в м’яз спини на сім тижнів і нарешті пересадили в нижню частину обличчя чоловіка, який був дуже задоволений відновленою жувальною здатністю. У порівнянні зі звичайним протезом, виготовленим з кісток малогомілкової або тазової кісток, новий метод призвів до зменшення дискомфорту в місцях хірургічного втручання та кращої естетики.
"Але трансплантати все ще не можуть обійтися без штучних матеріалів", - зауважив Львенхайм. Крім того, не всі досягнення настільки вражаючі, як вважають деякі ЗМІ: коли американські піонери тканин Роберт Лангер і Джозеф Ваканті презентували лабораторну мишу, у якої, здавалося, людське вухо виросло зі спини, багато хто відсвяткував це як прорив - і пропустив це що це був "лише" пластиковий протез, який був щеплений ізольованими клітинами хряща і чия тканинна сумісність під шкірою піддослідної тварини мала бути перевірена. Спроби трансплантації з реконструйованими таким чином вушні раковини не мали результату, оскільки тіло розсмоктувало тканину протягом декількох тижнів.
Зміна догми: Нейрони також відновлюються
Виробництво індукованих плюрипотентних клітин (iPS) без споживання яєчних клітин або ембріонів, яке відзначалося в спеціалізованому журналі "Наука" як "прорив року 2008", Ленгенхайм назвало чудовим, але застерігало від завищених очікувань з огляду на той факт, що більшість подібних експериментів до цього часу проводилися лише на культуральних блюдах відбулися. Тим не менше, Левенштейн висловив оптимізм: "Регенеративна медицина обіцяє стати однією з ключових дисциплін біомедицини 21 століття".
Професор доктор вип. нац. Магдалена Гетц займається темою регенерації, особливо в мозку дорослих. Керівник Інституту досліджень стовбурових клітин Центру Гельмгольца в Мюнхені та відділу фізіологічної геноміки Університету Людвіга Максиміліана в Мюнхені переслідує мету з'ясувати основні механізми специфікації стовбурових клітин і хоче використовувати ці знання для цілеспрямованого відновлення пошкоджених клітин головного мозку. . Той факт, що клітини мозку вже не можна замінити після поранень, був догмою протягом десятиліть, і Гетц та її робоча група також допомогли усунути це. У 2007 році Гетц отримала премію Лейбніца Німецького дослідницького фонду, особливо за своє відкриття, що гліальні клітини, які завжди розглядалися як просто "шпаклівка" мозку, можуть за відповідних обставин утворювати нервові клітини (нейрони) і, таким чином, функціонувати як стовбурові клітини.
Гліальні клітини також є найпоширенішим типом клітин у мозку дорослого і перевищують кількість «справжніх» нейронів у мишей у два-три рази, а у людини навіть у десять разів. Хоча деякі з них - нейрогенні гліальні клітини - складають більшість нервових клітин у цій області, поки розвивається кора головного мозку, інші гліальні клітини обмежуються самостійним розмноженням. Ближче до кінця фази розвитку нейрогенні гліальні клітини виснажуються, утворюючи дві нервові клітини на завершальному етапі поділу. Решта гліальні клітини в цей момент перетворюються на астроцити у формі зірки. Лише в декількох регіонах мозку, таких як гіпокамп та субвентрикулярна зона, а також у миші в нюховій цибулині, нейрогенні гліальні клітини залишаються як так звані нервові стовбурові клітини дорослих. У цих місцях гліальні клітини набувають властивостей стовбурових клітин, а саме здатність до регенерації та розвитку в спеціалізовані нервові клітини.
За фізіологічних умов клітини глії не утворюють нових нейронів у більшості областей мозку. Однак відомо, що після травм - наприклад, колотого поранення в корі миші - астроцити починають ділитися і що вони також дедиференціюються в процесі. Гетц та її колеги тепер змогли показати, що деякі з цих астроцитів є мультипотентними, тобто можуть утворювати різні типи клітин, якщо вони зберігаються в клітинних культурах за певних умов. Вони також виявили фактор транскрипції Olig2, один із тих сигналів, що інгібують нейрогенез в області рубцевої тканини.
"Не слід сподіватися на чудесні зцілення"
Команда вже доводила раніше, що інший фактор транскрипції (Pax6) здатний стимулювати гліальні клітини до утворення незрілих нервових клітин після травми мозку. І лише нещодавно вдалося виростити гліальні клітини з тканини, яку доводилося видаляти під час операцій на хворих на епілепсію, та стимулювати утворення нових нервових клітин, вимикаючи фактор транскрипції Mash1. Абсолютна кількість цих нещодавно придбаних нейронів все ще дуже мала, і доказ того, що вони можуть виконувати фізіологічну функцію, ще очікується. "Не слід сподіватися на чудесні зцілення", - попередив Гетц. "Але завдяки новим знанням довгострокова мета наближається до можливості терапевтично використовувати ці процеси".
Майкл Сімм
125-е засідання Товариства німецьких природничих вчених та лікарів у Тюбінгені: Зростання - ескалація, контроль та межі