Medycyna regeneracyjna - Regenerative medicine

Kolonia ludzkich embrionalnych komórek macierzystych

Medycyna regeneracyjna zajmuje się „procesem zastępowania, inżynierii lub regeneracji ludzkich lub zwierzęcych komórek, tkanek lub narządów w celu przywrócenia lub ustanowienia normalnego funkcjonowania”. Dziedzina ta daje nadzieję na inżynierię uszkodzonych tkanek i narządów poprzez stymulowanie własnych mechanizmów naprawczych organizmu w celu funkcjonalnego leczenia wcześniej nieodwracalnych tkanek lub narządów.

Medycyna regeneracyjna obejmuje również możliwość hodowania tkanek i narządów w laboratorium oraz ich wszczepiania, gdy organizm nie może sam się wyleczyć. Gdy źródło komórek dla zregenerowanego narządu pochodzi z własnej tkanki lub komórek pacjenta, omija się wyzwanie polegające na odrzuceniu przeszczepu narządu przez niedopasowanie immunologiczne. Takie podejście mogłoby złagodzić problem niedoboru narządów dostępnych do dawstwa.

Niektóre podejścia biomedyczne w dziedzinie medycyny regeneracyjnej mogą obejmować wykorzystanie komórek macierzystych . Przykłady obejmują wstrzykiwanie komórek macierzystych lub komórek progenitorowych uzyskanych poprzez ukierunkowane różnicowanie ( terapie komórkowe ); indukcja regeneracji przez biologicznie aktywne cząsteczki podawane samodzielnie lub jako wydzielina przez komórki poddane infuzji (terapia immunomodulacyjna); i przeszczep od in vitro narządach i tkankach (dorosłych inżynierii tkankowej ).

Historia

Starożytni Grecy postulowali możliwość regeneracji części ciała już w 700 roku p.n.e. Przeszczep skóry, wynaleziony pod koniec XIX wieku, można uznać za najwcześniejszą poważną próbę odtworzenia tkanki ciała w celu przywrócenia struktury i funkcji. Postępy w przeszczepianiu części ciała w XX wieku jeszcze bardziej popchnęły teorię, że części ciała mogą się regenerować i hodować nowe komórki. Te postępy doprowadziły do ​​inżynierii tkankowej i z tej dziedziny badania medycyny regeneracyjnej rozszerzyły się i zaczęły się rozwijać. Zaczęło się to od terapii komórkowej, która doprowadziła do szeroko prowadzonych obecnie badań nad komórkami macierzystymi.

Pierwsze terapie komórkowe miały na celu spowolnienie procesu starzenia. Zaczęło się to w latach 30. XX wieku od Paula Niehansa, szwajcarskiego lekarza, który był znany z leczenia znanych postaci historycznych, takich jak papież Pius XII, Charlie Chaplin i król Arabii Saudyjskiej Ibn Saud. Niehans wstrzykiwał swoim pacjentom komórki młodych zwierząt (zwykle jagniąt lub cieląt) w celu ich odmłodzenia. W roku 1956 opracowano bardziej wyrafinowany proces leczenia białaczki poprzez wprowadzenie szpiku kostnego zdrowej osoby do pacjenta z białaczką. Proces ten działał głównie dlatego, że zarówno dawca, jak i biorca w tym przypadku byli bliźniakami jednojajowymi. Obecnie szpik kostny można pobrać od osób wystarczająco podobnych do pacjenta, który potrzebuje komórek, aby zapobiec odrzuceniu.

Termin „medycyna regeneracyjna” został po raz pierwszy użyty w artykule Lelanda Kaisera na temat administracji szpitalnej z 1992 roku. Artykuł Kaisera kończy się serią krótkich akapitów na temat przyszłych technologii, które będą miały wpływ na szpitale. Jeden z akapitów miał tytuł „Medycyna regeneracyjna” jako pogrubiony tytuł i stwierdzał: „Rozwinie się nowa gałąź medycyny, która będzie próbowała zmienić przebieg przewlekłej choroby iw wielu przypadkach będzie regenerować zmęczone i niewydolne układy narządów”.

Termin ten został wprowadzony do kultury popularnej w 1999 roku przez Williama A. Haseltine'a, kiedy ukuł go podczas konferencji na temat jeziora Como, aby opisać interwencje przywracające normalne funkcjonowanie to, co zostało uszkodzone przez chorobę, zranione przez uraz lub noszone przez czas . Haseltine została poinformowana o projekcie izolacji ludzkich embrionalnych komórek macierzystych i embrionalnych komórek germinalnych w Geron Corporation we współpracy z naukowcami z University of Wisconsin-Madison i Johns Hopkins School of Medicine . Uznał, że unikalna zdolność tych komórek do różnicowania się we wszystkie typy komórek ludzkiego ciała ( pluripotencja ) może rozwinąć się w nowy rodzaj terapii regeneracyjnej. Wyjaśniając nową klasę terapii, które takie komórki mogą umożliwić, użył terminu „medycyna regeneracyjna” w sposób, w jaki jest on używany dzisiaj: „podejście do terapii, które ... wykorzystuje ludzkie geny, białka i komórki do ponownego wzrostu, przywrócić lub zapewnić mechaniczne zamienniki tkanek, które zostały uszkodzone przez uraz, uszkodzone przez chorobę lub zniszczone przez czas” i „oferuje perspektywę wyleczenia chorób, których nie można obecnie skutecznie leczyć, w tym tych związanych ze starzeniem się”.

Później Haseltine wyjaśnił, że medycyna regeneracyjna zdaje sobie sprawę z faktu, że większość ludzi, niezależnie od tego, na jaką chorobę cierpią lub jakiego leczenia wymagają, po prostu chce przywrócić normalne zdrowie. Oryginalna definicja, zaprojektowana do szerokiego stosowania, obejmuje terapie komórkami i komórkami macierzystymi, terapię genową, inżynierię tkankową, medycynę genomową, medycynę spersonalizowaną, protetykę biomechaniczną, rekombinowane białka i leczenie przeciwciałami. Obejmuje również bardziej znaną farmakopeę chemiczną — w skrócie każdą interwencję, która przywraca osobę do normalnego stanu zdrowia. Termin „medycyna regeneracyjna” oprócz tego, że funkcjonuje jako skrót dla szerokiej gamy technologii i zabiegów, jest również przyjazny dla pacjenta. Rozwiązuje problem mylącego lub zastraszającego zniechęcenia językowego pacjentów.

Termin medycyna regeneracyjna jest coraz częściej utożsamiany z badaniami nad terapiami komórkami macierzystymi. Niektóre programy akademickie i wydziały zachowują pierwotną szerszą definicję, podczas gdy inne używają jej do opisu prac nad badaniami nad komórkami macierzystymi.

W latach 1995-1998 dr Michael D. West zorganizował i kierował badaniami pomiędzy Geron Corporation i jej akademickimi współpracownikami Jamesem Thomsonem na Uniwersytecie Wisconsin-Madison i Johnem Gearhartem z Johns Hopkins University, które doprowadziły do ​​pierwszej izolacji ludzkiego pnia embrionalnego i odpowiednio ludzkie embrionalne komórki rozrodcze.

W marcu 2000 r. Haseltine, dr med. Antony Atala , dr Michael D. West i inni czołowi badacze założyli E-Biomed: The Journal of Regenerative Medicine . Recenzowane czasopismo ułatwiło dyskusję na temat medycyny regeneracyjnej, publikując innowacyjne badania dotyczące terapii komórkami macierzystymi, terapii genowych, inżynierii tkankowej i protetyki biomechanicznej. Podobnemu celowi służyło Towarzystwo Medycyny Regeneracyjnej, później przemianowane na Towarzystwo Medycyny Regeneracyjnej i Biologii Komórek Macierzystych, tworząc społeczność podobnie myślących ekspertów z całego świata.

W czerwcu 2008 r. w Hospital Clínic de Barcelona profesor Paolo Macchiarini i jego zespół z Uniwersytetu w Barcelonie przeprowadzili pierwszy przeszczep tchawicy (tchawicy) metodą inżynierii tkankowej. Dorosłe komórki macierzyste wyekstrahowano ze szpiku kostnego pacjenta, hodowano w dużej populacji i dojrzewały do ​​komórek chrzęstnych lub chondrocytów , przy użyciu metody adaptacyjnej pierwotnie opracowanej do leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów. Następnie zespół umieścił nowo wyhodowane chondrocyty, a także komórki nabłonkowe, w pozbawionym komórek (wolnym od komórek dawcy) segmencie tchawicy, który został oddany 51-letniemu dawcy przeszczepu, który zmarł z powodu krwotoku mózgowego. Po czterech dniach wysiewu przeszczep wykorzystano do zastąpienia lewego głównego oskrzela pacjenta. Po miesiącu biopsja wywołała miejscowe krwawienie, co wskazuje, że naczynia krwionośne już z powodzeniem odrosły.

W 2009 roku powstała Fundacja SENS , której celem jest „zastosowanie medycyny regeneracyjnej – definiowanej jako naprawa żywych komórek i materiału zewnątrzkomórkowego in situ – w chorobach i upośledzeniach związanych z wiekiem”. W 2012 r. profesor Paolo Macchiarini i jego zespół udoskonalili implant z 2008 r., przeszczepiając laboratoryjną tchawicę zaszczepioną własnymi komórkami pacjenta.

12 września 2014 r. chirurdzy z Instytutu Badań Biomedycznych i Innowacji Szpitala w Kobe w Japonii przeszczepili do oka osoby starszej arkusz komórek nabłonka barwnikowego siatkówki o wymiarach 1,3 na 3,0 milimetrów, które zostały odróżnione od komórek iPS poprzez różnicowanie ukierunkowane . kobieta, która cierpi na związane z wiekiem zwyrodnienie plamki żółtej .

W 2016 roku Paolo Macchiarini został zwolniony z Karolinska University w Szwecji z powodu sfałszowanych wyników badań i kłamstw. Program telewizyjny Experimenten wyemitowany w szwedzkiej telewizji szczegółowo opisał wszystkie kłamstwa i sfałszowane wyniki.

Badania

Szerokie zainteresowanie i finansowanie badań nad medycyną regeneracyjną skłoniło instytucje w Stanach Zjednoczonych i na całym świecie do utworzenia oddziałów i instytutów badawczych specjalizujących się w medycynie regeneracyjnej, w tym: Departamentu Rehabilitacji i Medycyny Regeneracyjnej Uniwersytetu Columbia , Instytutu Biologii Komórek Macierzystych oraz Medycyny Regeneracyjnej na Uniwersytecie Stanforda , Centrum Medycyny Regeneracyjnej i Nanomedycyny Uniwersytetu Northwestern , Instytutu Medycyny Regeneracyjnej Wake Forest oraz Centrów Medycyny Regeneracyjnej British Heart Foundation na Uniwersytecie Oksfordzkim . W Chinach instytuty zajmujące się medycyną regeneracyjną prowadzone są m.in. przez Chińską Akademię Nauk , Uniwersytet Tsinghua oraz Chiński Uniwersytet w Hongkongu .

w stomatologii

Schemat ludzkiego zęba. Komórki macierzyste znajdują się w miazdze w centrum.

Medycyna regeneracyjna była badana przez dentystów, aby znaleźć sposoby na naprawę i odbudowę uszkodzonych zębów w celu uzyskania naturalnej struktury i funkcji. Tkanki zębów są często uszkadzane z powodu próchnicy i często uważane są za niezastąpione, z wyjątkiem syntetycznych lub metalowych wypełnień lub koron, które wymagają dalszego uszkodzenia zębów poprzez wiercenie w nich, aby zapobiec utracie całego zęba.

Naukowcy z King's College London opracowali lek o nazwie Tideglusib, który twierdzi, że ma zdolność odrastania zębiny, drugiej warstwy zęba pod szkliwem, która otacza i chroni miazgę (często określaną jako nerw).

Badania na zwierzętach przeprowadzone na myszach w Japonii w 2007 roku pokazują ogromne możliwości regeneracji całego zęba. Niektórym myszom usunięto ząb i wszczepiono im komórki z bioinżynieryjnych zawiązków zębów i pozwolono im rosnąć. Rezultatem były doskonale funkcjonujące i zdrowe zęby, w komplecie ze wszystkimi trzema warstwami, a także z korzeniami. Zęby te miały również niezbędne więzadła, aby pozostać zakorzenione w zębodole i umożliwić naturalne przesuwanie. Kontrastują z tradycyjnymi implantami dentystycznymi, które są ograniczone do jednego miejsca, gdy są wiercone w kości szczęki.

Wiadomo, że zęby mleczne danej osoby zawierają komórki macierzyste, które można wykorzystać do regeneracji miazgi zębowej po leczeniu kanałowym lub urazie. Komórki te można również wykorzystać do naprawy uszkodzeń spowodowanych zapaleniem przyzębia, zaawansowaną postacią choroby dziąseł, która powoduje utratę masy kostnej i poważną recesję dziąseł. Wciąż trwają badania, aby sprawdzić, czy te komórki macierzyste są wystarczająco zdolne do wzrostu w zupełnie nowe zęby. Niektórzy rodzice decydują się nawet na przechowywanie dziecięcych zębów swoich dzieci w specjalnym miejscu, myśląc, że starsze dzieci będą mogły wykorzystać znajdujące się w nich komórki macierzyste do leczenia choroby.

Macierz zewnątrzkomórkowa

Materiały macierzy zewnątrzkomórkowej są dostępne w handlu i wykorzystywane w chirurgii rekonstrukcyjnej , leczeniu ran przewlekłych i niektórych chirurgii ortopedycznej ; od stycznia 2017 r. trwały badania kliniczne nad wykorzystaniem ich w chirurgii serca, aby spróbować naprawić uszkodzoną tkankę serca.

Krwi pępowinowej

Chociaż użycie krwi pępowinowej poza zaburzeniami krwi i immunologicznymi jest spekulatywne, niektóre badania przeprowadzono w innych dziedzinach. Każdy taki potencjał wykraczający poza zastosowania krwi i immunologiczne jest ograniczony przez fakt, że komórki pępowinowe są krwiotwórczymi komórkami macierzystymi (które mogą różnicować się tylko w komórki krwi), a nie pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi (takimi jak embrionalne komórki macierzyste , które mogą różnicować się w dowolny rodzaj tkanki ). Krew pępowinowa była badana w leczeniu cukrzycy. Jednak poza zaburzeniami krwi, stosowanie krwi pępowinowej w innych chorobach nie jest rutynową metodą kliniczną i pozostaje głównym wyzwaniem dla społeczności komórek macierzystych.

Wraz z krwią pępowinową, galaretka Whartona i wyściółka pępowinowa były badane jako źródła mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC), a od 2015 roku były badane in vitro, na modelach zwierzęcych oraz we wczesnych badaniach klinicznych pod kątem chorób sercowo-naczyniowych, a także jako deficyty neurologiczne, choroby wątroby, choroby układu odpornościowego, cukrzyca, uszkodzenie płuc, uszkodzenie nerek i białaczka.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Dalsza lektura nietechniczna

Dalsza lektura techniczna