Регенеративная медицина занимается «процессом замены, конструирования или регенерации клеток, тканей или органов человека или животных для восстановления или установления нормальной функции». [1] Эта область обещает конструирование поврежденных тканей и органов путем стимуляции собственных механизмов восстановления организма для функционального исцеления ранее непоправимых тканей или органов. [2]
Регенеративная медицина также включает возможность выращивания тканей и органов в лабораторных условиях и их имплантации, когда организм не может исцелить себя сам. Когда источником клеток для регенерированного органа являются собственные ткани или клетки пациента, [3] проблема отторжения трансплантированного органа из-за иммунологического несоответствия обходит стороной. [4] [5] [6] Такой подход может облегчить проблему нехватки органов, доступных для донорства.
Некоторые из биомедицинских подходов в области регенеративной медицины могут включать использование стволовых клеток . [7] Примерами являются инъекция стволовых клеток или клеток-предшественников, полученных путем направленной дифференциации ( клеточная терапия ); индукция регенерации биологически активными молекулами, вводимыми отдельно или в виде секреции инфузионных клеток (иммуномодуляционная терапия); и трансплантация органов и тканей, выращенных in vitro ( тканевая инженерия ). [8] [9]
Древние греки предположили, что части тела могут быть регенерированы в 700-х годах до нашей эры. [10] Пересадка кожи, изобретенная в конце 19-го века, может рассматриваться как самая ранняя крупная попытка воссоздать телесную ткань для восстановления структуры и функции. [11] Достижения в области трансплантации частей тела в 20-м веке еще больше продвинули теорию о том, что части тела могут регенерироваться и выращивать новые клетки. Эти достижения привели к тканевой инженерии, и из этой области расширилось и начало закрепляться изучение регенеративной медицины. [10] Это началось с клеточной терапии, которая привела к исследованиям стволовых клеток, которые широко проводятся сегодня. [12]
Первые клеточные терапии были направлены на замедление процесса старения. Это началось в 1930-х годах с Пола Ниханса, швейцарского врача, который, как известно, лечил известных исторических личностей, таких как Папа Пий XII, Чарли Чаплин и король Саудовской Аравии Ибн Сауд. Ниханс вводил своим пациентам клетки молодых животных (обычно ягнят или телят), пытаясь омолодить их. [13] [14] В 1956 году был создан более сложный процесс лечения лейкемии путем введения костного мозга здорового человека пациенту с лейкемией. Этот процесс работал в основном потому, что и донор, и реципиент в этом случае были однояйцевыми близнецами. В настоящее время костный мозг можно брать у людей, которые достаточно похожи на пациента, которому нужны клетки, чтобы предотвратить отторжение. [15]
Термин «регенеративная медицина» впервые был использован в статье 1992 года о больничном администрировании Лиландом Кайзером. Статья Кайзера завершается серией коротких абзацев о будущих технологиях, которые повлияют на больницы. Один абзац имел жирный заголовок «Регенеративная медицина» и гласил: «Разовьется новая отрасль медицины, которая попытается изменить ход хронических заболеваний и во многих случаях будет регенерировать уставшие и слабеющие системы органов». [16] [17]
Термин был введен в массовую культуру в 1999 году Уильямом А. Хазелтином, когда он придумал этот термин во время конференции на озере Комо для описания вмешательств, которые восстанавливают нормальную функцию того, что повреждено болезнью, травмой или изношено временем. [18] Хазелтайну рассказали о проекте по выделению человеческих эмбриональных стволовых клеток и эмбриональных зародышевых клеток в Geron Corporation в сотрудничестве с исследователями из Университета Висконсин-Мэдисон и Медицинской школы Джонса Хопкинса . Он признал, что уникальная способность этих клеток дифференцироваться во все типы клеток человеческого организма ( плюрипотентность ) имеет потенциал для развития в новый вид регенеративной терапии. [19] [20] Объясняя новый класс методов лечения, которые могут быть реализованы с помощью таких клеток, он использовал термин «регенеративная медицина» в том смысле, в котором он используется сегодня: «подход к терапии, который... использует человеческие гены, белки и клетки для повторного выращивания, восстановления или предоставления механической замены тканям, которые были повреждены травмой, повреждены болезнью или изношены временем» и «открывает перспективу излечения болезней, которые сегодня невозможно эффективно лечить, включая болезни, связанные со старением». [21] [22]
Позже Хазелтайн продолжил объяснять, что регенеративная медицина признает реальность того, что большинство людей, независимо от того, какое у них заболевание или какое лечение им требуется, просто хотят восстановить нормальное здоровье. Первоначальное определение, разработанное для широкого применения, включает клеточную и стволовую клеточную терапию, генную терапию, тканевую инженерию, геномную медицину, персонализированную медицину, биомеханическое протезирование, рекомбинантные белки и лечение антителами. Оно также включает более знакомую химическую фармакопею — короче говоря, любое вмешательство, которое восстанавливает нормальное здоровье человека. Помимо того, что термин «регенеративная медицина» функционирует как сокращение для широкого спектра технологий и методов лечения, он также дружелюбен к пациенту. Он решает проблему того, что запутанный или пугающий язык отпугивает пациентов.
Термин «регенеративная медицина» все чаще ассоциируется с исследованиями в области терапии стволовыми клетками. Некоторые академические программы и кафедры сохраняют первоначальное более широкое определение, в то время как другие используют его для описания работы по исследованию стволовых клеток. [23]
С 1995 по 1998 год доктор философии Майкл Д. Уэст организовывал и руководил исследованиями корпорации Geron и ее научных сотрудников Джеймса Томсона из Университета Висконсин-Мэдисон и Джона Гирхарта из Университета Джонса Хопкинса , которые привели к первой изоляции эмбриональных стволовых клеток человека и эмбриональных зародышевых клеток человека соответственно. [24]
В марте 2000 года Хазелтайн, Энтони Атала , доктор медицины, Майкл Д. Уэст, доктор философии, и другие ведущие исследователи основали E-Biomed: The Journal of Regenerative Medicine . [25] Рецензируемый журнал способствовал обсуждению регенеративной медицины, публикуя инновационные исследования по терапии стволовыми клетками, генной терапии, тканевой инженерии и биомеханическому протезированию. Общество регенеративной медицины, позже переименованное в Общество регенеративной медицины и биологии стволовых клеток, служило той же цели, создавая сообщество единомышленников-экспертов со всего мира. [26]
В июне 2008 года в Hospital Clínic de Barcelona профессор Паоло Маккиарини и его команда из Университета Барселоны провели первую трансплантацию трахеи (дыхательного горла) с использованием тканевой инженерии. Взрослые стволовые клетки были извлечены из костного мозга пациента, выращены в большую популяцию и созрели в хрящевые клетки, или хондроциты , с использованием адаптивного метода, изначально разработанного для лечения остеоартрита. Затем команда засеяла недавно выращенные хондроциты, а также эпителиальные клетки, в децеллюляризованный (свободный от донорских клеток) сегмент трахеи, который был пожертвован от 51-летнего донора трансплантата, который умер от кровоизлияния в мозг. После четырех дней засевания трансплантат был использован для замены левого главного бронха пациента. Через месяц биопсия выявила местное кровотечение, что указывало на то, что кровеносные сосуды уже успешно выросли. [27] [28]
В 2009 году был основан фонд SENS , заявленной целью которого было «применение регенеративной медицины, определяемой как включающей восстановление живых клеток и внеклеточного материала in situ, к болезням и нарушениям старения». [29] В 2012 году профессор Паоло Маккиарини и его команда усовершенствовали имплантат 2008 года, пересадив изготовленную в лаборатории трахею, засеянную собственными клетками пациента. [30]
12 сентября 2014 года хирурги из Института биомедицинских исследований и инновационной больницы в Кобе, Япония, пересадили слой клеток пигментного эпителия сетчатки размером 1,3 на 3,0 миллиметра, которые были дифференцированы из iPS-клеток посредством направленной дифференциации , в глаз пожилой женщины, страдающей возрастной макулярной дегенерацией . [31]
В 2016 году Паоло Маккиарини был уволен из Каролинского университета в Швеции из-за фальсификации результатов тестов и лжи. [32] Телешоу Experimenten, выходящее на шведском телевидении , подробно описало всю ложь и фальсифицированные результаты. [33]
Широкий интерес и финансирование исследований в области регенеративной медицины побудили учреждения в Соединенных Штатах и во всем мире создать отделы и научно-исследовательские институты, которые специализируются на регенеративной медицине, включая: Отделение реабилитации и регенеративной медицины в Колумбийском университете , Институт биологии стволовых клеток и регенеративной медицины в Стэнфордском университете , Центр регенеративной и наномедицины в Северо-Западном университете , Институт регенеративной медицины Уэйк Форест и Центры регенеративной медицины Британского фонда сердца в Оксфордском университете . [34] [35] [36] [ 37] В Китае институты, посвященные регенеративной медицине, находятся в ведении Китайской академии наук , Университета Цинхуа и Китайского университета Гонконга , среди прочих. [38] [39] [40]
Регенеративная медицина изучалась стоматологами с целью найти способы восстановления и восстановления поврежденных зубов для получения их естественной структуры и функций. [42] Зубные ткани часто повреждаются из-за кариеса и часто считаются незаменимыми, за исключением синтетических или металлических зубных пломб или коронок, которые требуют дальнейшего повреждения зубов путем сверления, чтобы предотвратить потерю всего зуба.
Исследователи из Королевского колледжа Лондона создали препарат под названием Тидеглусиб , который, как утверждается, обладает способностью восстанавливать дентин, второй слой зуба под эмалью, который покрывает и защищает пульпу (часто называемую нервом). [43]
Исследования на животных, проведенные на мышах в Японии в 2007 году, показывают большие возможности в регенерации целого зуба. У некоторых мышей был удален зуб, и клетки из биоинженерных зубных зачатков были имплантированы в них и росли. Результатом стали идеально функционирующие и здоровые зубы, со всеми тремя слоями, а также корнями. Эти зубы также имели необходимые связки, чтобы оставаться укорененными в своей лунке и обеспечивать естественное смещение. Они контрастируют с традиционными зубными имплантатами, которые ограничены одним местом, поскольку они просверливаются в челюстной кости. [44] [45]
Известно, что молочные зубы человека содержат стволовые клетки, которые можно использовать для регенерации зубной пульпы после лечения корневых каналов или травмы. Эти клетки также можно использовать для восстановления повреждений от пародонтита, запущенной формы заболевания десен, которая вызывает потерю костной массы и серьезную рецессию десен. Исследования все еще проводятся, чтобы выяснить, достаточно ли жизнеспособны эти стволовые клетки, чтобы вырасти в совершенно новые зубы. Некоторые родители даже предпочитают хранить молочные зубы своих детей в специальном хранилище, думая, что, когда дети станут старше, они смогут использовать стволовые клетки внутри себя для лечения какого-либо заболевания. [46] [47]
Материалы внеклеточного матрикса имеются в продаже и используются в реконструктивной хирургии , лечении хронических ран и некоторых ортопедических операциях ; по состоянию на январь 2017 года проводились клинические исследования по их использованию в хирургии сердца с целью попытаться восстановить поврежденную сердечную ткань. [48] [49]
Использование рыбьей кожи с ее естественным компонентом омега-3 было разработано исландской компанией Kereceis . [50] Омега-3 является натуральным противовоспалительным средством , а материал рыбьей кожи действует как каркас для регенерации клеток. [51] [52] В 2016 году их продукт Omega3 Wound был одобрен FDA для лечения хронических ран и ожогов. [51] В 2021 году FDA одобрило использование Omega3 Surgibind в хирургических целях, включая пластическую хирургию. [53]
Хотя использование пуповинной крови за пределами крови и иммунологических расстройств является спекулятивным, некоторые исследования были проведены в других областях. [54] Любой такой потенциал за пределами крови и иммунологических применений ограничен тем фактом, что клетки пуповинной крови являются гемопоэтическими стволовыми клетками (которые могут дифференцироваться только в клетки крови), а не плюрипотентными стволовыми клетками (такими как эмбриональные стволовые клетки , которые могут дифференцироваться в любой тип ткани). Пуповинная кровь изучалась в качестве лечения диабета. [55] Однако, за исключением заболеваний крови, использование пуповинной крови для других заболеваний не является рутинным клиническим методом и остается серьезной проблемой для сообщества стволовых клеток. [54] [55]
Наряду с пуповинной кровью, вартонов студень и пуповинная оболочка были исследованы в качестве источников мезенхимальных стволовых клеток (МСК) [56] и по состоянию на 2015 год изучались in vitro, на животных моделях и на ранних стадиях клинических испытаний сердечно-сосудистых заболеваний [57] , а также неврологических дефицитов, заболеваний печени, заболеваний иммунной системы, диабета, повреждений легких, повреждений почек и лейкемии [58] .
Доктор Пол Ниханс был бывшим врачом Папы Павла XII и других. Хирург, выполнивший более 50 000 операций за 40 лет, он разработал собственную процедуру омоложения, вводя людям эмбрионы нерожденных ягнят и других животных.
{{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )