Регенеративная медицина: обещание отмены разрушения времени

во многих отношениях человеческое тело похоже на любую другую машину в том, что она требует постоянного заправки и технического обслуживания, чтобы продолжать функционировать. Большая часть этого происходит без нашего вмешательства, кроме нас, выбирая, что есть в этот день. Однако есть времена, когда из-за несчастного случая, физического заболевания или старения автоматического ремонта механизмов нашего тела становятся перегруженными, не выполняют свою задачу правильно, или откровенное падение в ремонте повреждения.

Большинство из нас знают, что ящерицы могут отразить хвосты, некоторые морские звезды возродились в столько новых морских звезд, что и кусочки, которые они были нарезаны, а аксолот могут регенераторыми конечностями и даже части их мозга. И все же люди тоже имеют невероятную регенерирующую способность, хотя для нас он в основном содержится в печени, которая может регенерация даже при удалении трех четвертей.

В области регенеративной медицины цель состоит в том, чтобы либо индуцировать регенерацию в поврежденных тканях, либо заменить поврежденные органы и ткани извне выращенных, используя собственный генетический материал пациента. Это может предложить нам будущее, в котором замененные органы всегда доступны по требованию, и многие виды травм больше не являются постоянными, включая паралич.

Все начинается с знаний

Наш уровень понимания физиологии человека и животных в целом массово расширился с начала 20-го века, когда технологии позволили нам изучить микроскопический мир более подробно, чем когда-либо прежде. Хотя эмпирическая медицинская наука увидела свои начало как шумерскую цивилизацию третьего тысячелетия до н.э., наше обобщенное понимание процессов и компонентов, лежащих в основе функционирования организма, значительно ниже.

ДНК была сначала изолирована в 1869 году Фридрихом Мишером, но его структура не была описана до 1953 года. Это открытие заложило основы для области молекулярной биологии, которая стремится понять молекулярную основу для биологической активности. В этом смысле этот момент можно рассматривать как трансформирующее, что и, например, переход от классической механики до квантовой механики, в том смысле, что он изменил фокус от макроскопических наблюдений в более фундаментальное понимание этих наблюдений.

Японское население по возрасту группе. (Кредит: ourworldindata.org)
Это позволило нам значительно увеличить наше понимание того, как именно тело реагирует на повреждение, а молекулярную основу для регенеративных процессов, а также почему люди обычно не могут отразить поврежденные конечности. В конце концов 1999 года термин «регенеративная медицина» был придуман Уильямом А. Хаселтейном, который написал статью в 2001 году о том, что он предусматривает, что срок включает. Это будет обращение к не только травмам и травмам от несчастных случаев и болезней, но и, связанных с старением условий, связанные с старением, которые обращались к вымоганию демографического кризиса, поскольку средний возраст населения в мире продолжает увеличиваться.

Состояние искусства в регенеративной медицине обратно в 2015 году было покрыто Angelo S. Mao et al. (2015). Это охватывает регенеративные методы, включающие внешне выращиваемые ткани, так и органы, либо стимулирующие врожденные регенеративные возможности. Их документ включает в себя биомедицильную дисциплину тканевой техники из-за широкого перекрытия с областью регенеративной медицины. Несмотря на очень значительное время и денежное требование, чтобы принести продукцию регенеративной медицины на рынок, Mao et al. Перечислите одобренные FDA продукты в то время:

Одобренные FDA регенеративные продукты в 2015 году. (Кредит: Angelo S. Mao et al., 2015)
Хотя это не были чудодейственными продуктами любым растяжением воображения, они доказывают эффективность этих подходов, демонстрирующих аналогичную или лучшему эффективности в качестве существующих продуктов. При получении клеток к пораженной зоне, где они могут вызвать ремонт, является частью стратегии, другая жизненно важная часть включает в себя внеклеточный матрикс (ECM). Это жизненные структуры многих тканей и органов в организме, которые обеспечивают не только поддержку, но и играют роль в росте и регенерации.

Однако ECM представляет собой неклеточные, а как таковые видны как «медицинское устройство». Они играют роль в Е.Г. Исцеление кожи для предотвращения формирования рубцовой ткани, но и в лесах этого другого тантализации аспекта регенеративной медицины: растущие целые замену органов и части тела в или за пределами тела пациента, используя свои собственные клетки. В качестве примера MASE JR et al. (2010) Отчет о 19-летней морской пехоте США, который имел часть его правой мышцы бедра, разрушенной взрывом. Четыре месяца после экстрагированного ECM из добываемой кишечной подсветки подинцина (свинья) в зоне, постепенное отражение мышечной ткани было обнаружено.

Важным исследовательским районом здесь является развитие синтетических этра-лесов, поскольку это сделает процесс быстрее, проще и универсальным. Синтетические леса делают процесс выращивания более крупных конструкций in vitro значительно легче, а что такоеКрасный, чтобы включить растущие органы, такие как почки, сердца и так далее. Эти органы тогда в идеале будут выращены от индуцированных плуропотентных стволовых клеток (IPS), которые являются собственными клетками пациента, которые возвращаются в более раннее состояние специализации.

Подключение деталей

Он должен пойти как мало удивленно, что в качестве поля, которая объединяет практически каждое поле, касающееся (человеческой) биологии в некоторой моде, регенеративная медицина не легко. Хотя это одна вещь для изучения рабочей системы, это совершенно другой уровень, чтобы расти с нуля. Вот почему, как потрясающе, поскольку было бы по существу бесконечное поставку заместителей органов путем просто растущих новых из клеток IPS, сложность функционального органа делает это в настоящее время за пределами нашей досягаемости.

По сути, правило заключается в том, что чем менее сложный орган или ткань, тем легче вырастить его in vitro. В идеале это будет просто состоит бы из одного типа ячейки, и счастливым развиваться в некоторой росту среде без необходимости в ECM. Привлекательные цели здесь находятся, например, роговица, где количество людей в списке ожидания для трансплантата роговой трансплантации гоноресных рогов.

В обзоре Mobaraki et al. (2019) Рассмотрены многочисленные утвержденные в настоящее время замены роговицы, а также изученные новые методы. Несмотря на то, что искусственные роговы были в течение многих лет, они страдают от различных вопросов, включая проблемы биосовместимости и другие, которые предотвращают долгосрочную функцию. Использование донорских рогов приходит с нехваткой как основной концерна. Текущие регенеративные исследования ориентированы на стволовые клетки, найденные в зоне Limbus (клетки лимбальных стволов, LSC). Они кажутся перспективными для ремонта дефектов глазной поверхности, которая была изучена с 1977 года.

Путь эволюции расследования реконструкции поверхности глазных поверхностей, которые начались с трансплантацией аутологичной конъюнктивы у пациента с двусторонним щелочным горением в 1977 году и были продолжены другими методами, специально регенерацией Limbus за последние четыре десятилетия. (Кредит: Nakamura et al., 2016).
LCS играет роль в регулярных регенеративных способностях роговицы и обеспечивает начальную точку для выращивания замены роговицы или восстановить поврежденную роговицу вместе с добавлением ECM по мере необходимости. Это можно сделать в сочетании с ингибированием локального иммунного ответа, который способствует естественному заживлению ран. Несмотря на это, все еще есть еще много исследований, которые необходимо выполнить до жизнеспособных процедур для ремонта роговицы in situ, либо растущая замена in vitro может быть одобрена FDA или национальный эквивалент.

Подобный сценарий можно увидеть с развитием искусственной кожи, где к счастью, благодаря большой наличию кожи на веществе пациента графт (автотрансполты) обычно возможны. Тем не менее, применение заменителей спроектированного кожи (ESS), похоже, является превосходным. Этот подход не требует удаления кожи (эпидермиса) в другом месте и ограничивает количество образования руб. Он включает в себя размещение на основе раны на основе коллагена на рану, что необязательно посеяно кериатаноцитами (клетки предшественника кожи), которые ускоряют замыкание ран.

Здесь леса оказались жизненно важными в регенерации кожи, как сообщает Tzeranis et al. (2015). Это поддерживает доказательства других исследований, которые показывают адгезию клетки к ECM, чтобы иметь жизненно важное значение в области регулирования и развития клеток. С недавних изменений казалось бы, что как образование волосяных фолликулов, так и нервных иннерваций могут быть решены проблемы.

Все еще долгий путь

Раздел продольного спинного мозга, обработанный самым биологическим терапевтическим лесам. Регенерированные аксоны (красные) сбежали в течение поражения. (Кредит: Сэмюэл I. MustP Лаборатория / Северо-Западный университет)
Скорее всего, он все равно будет долгое время, прежде чем мы сможем иметь что-то вроде заместительного сердца, выращенного от собственных клеток пациента IPS. Недавние исследования сосредоточились в основном на децелерализацию (оставляя только ECM) существующего сердца и рекуцируют его с местными клетками (например, Gálvez-montón et al., 2012). Например, создание синтетического леса и заполнения его клетками, полученными из клеток IPS пациента, может быть разработано жизнеспособное лечение.

Возможно, легче перевести в обычную обработку, является отрастание нервов в спинном мозге после травмы, с недавней статьей ALVAREZ et al, (2021) (пресс-релиз), охватывающих последние достижения в использовании искусственных лесов, которые способствуют регенерации нерва, Уменьшает рубцевание и способствует образованию кровеносных сосудов. Это предлагает надежду, что один день травмы спинного мозга могут быть полностью отремонтированы.

Если бы мы вернулись в тело в качестве сравнения машины, то человеческое тело меньше автомобиля или кусочки тяжелой техники, и более клееных вместе гаджета со сложной схемой и компонентами внутри. С этим прыжком в сложности приходит необходимость более глубокого уровня понимания и все более продвинутых инструментов, так что ремонт может быть сделан EFХорошо и с хорошими результатами.

Даже так, регенеративная медицина уже спасет жизнь, например, ожоги жертвами сегодня и улучшая жизнь бесчисленных других других. Поскольку дальнейшие достижения в исследованиях продолжают переводить в процедуры, мы должны увидеть постепенное изменение от «Вам придется научиться жить с этим», чтобы более оптимистичный «дайте ему некоторое время, чтобы вырастите назад», как в случае раненый ветеран или жертва аварии.