再生医学:修理而不是取代

再生医学和干细胞的发展紧密结合,分离这两个话题是很困难的。两个非常长期的方法涉及使用干细胞取代和再生组织破坏或受损的疾病,和机械施工的组织和器官在体外通过阀杆(或主要)细胞增长惰性支架,或捏造organ-like机械,例如通过使用inkjet-like设备。

这些方法是大多数人思考时再生医学。但是唉,像星际太空旅行和世界的和平,这些有价值的目标还远未实现。今天大多数细胞构建技术,例如生物打印,生成小组织如结构用于筛选药物和毒素在生活,生理相关试验系统。

最近纳米尺寸之间的合作(3 d打印)和Accelta(干细胞)的代表。他们的工作到目前为止导致印刷可行的干细胞使用修改后的3 d打印机。

首席执行官Amit Dror NanoDimension,识别潜在的在体外药物测试和在活的有机体内对再生医学应用药理学但更谨慎。“一般来说,我们不再生医学的目标作为主要任务,”他说,但并不排除3 d打印的情况下组织病变器官可以一起工作,直到合适的移植器官可能被发现。这个应用程序可能会防止恶化,以透析和器官移植,特别是在患者容易发生肾脏损害,例如服用药物肾毒性。

“活细胞的3 d打印技术已经在医学研究中扮演重要角色,但为了充分发挥潜力,为该领域进一步发展,有必要提高打印速度,打印分辨率,细胞控制,可用性和可行性以及细胞和bio-ink技术,“Dror补充道。

干细胞作为治疗“导师”

现在,我们必须与干细胞治疗策略,内容不涉及的直接再生体替代细胞实验室创造。教授Lawrence Goldstein加州大学圣地亚哥,最近开始在使用胚胎干细胞拯救和恢复神经细胞——专门负责运动运动神经元所摧毁的肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)。没有有效的治疗方法存在进行性神经退行性疾病导致瘫痪和呼吸衰竭。

主要再生疗法,干细胞治疗,是治疗ALS的最有前途的方法因为一旦受损的神经细胞一般不自我修复,但基础条件依然存在。

大多数目标运动神经元细胞治疗肌萎缩性侧索硬化症。戈尔茨坦的方法包括从几个角度攻击疾病。

科学家们尝试胎儿神经干细胞,造血干细胞,间充质干细胞,但结果尚未承诺。埃默里大学2016年里程碑式的研究采用脊髓cord-derived干细胞可以声称只不过宽容治疗。

对于某些疾病,例如人造器官——一个认为干细胞是一种新的、健康的细胞。许多科学家认为,对于复杂的疾病如ALS,受益于干细胞更容易出现细胞提供营养的因素——辅助分子增强神经健康或函数。戈尔茨坦博士的工作跨越这两个想法。

他是专注于星形胶质细胞、星形non-nerve大脑和周围神经胶质细胞,维持体内平衡。神经胶质帮助形成髓鞘,保护神经,提供营养物质,并调节神经传输。

附近的动物研究表明,移植健康星形胶质细胞移植的星形胶质细胞增强运动神经元的生存。

戈尔茨坦对胚胎的选择,而不是诱导多能干细胞是基于安全。“胚胎干细胞移植需要一些免疫抑制而patient-derived则不会。加上万能的遗传稳定性尚未建立和更多的ESCs的工作已经完成。”

戈尔茨坦希望人体试验最终将移植神经干细胞来自人类胚胎干细胞ALS患者。戈尔茨坦目前的格兰特将使用裸大鼠细胞分化和安全性进行评估。“ALS老鼠进展过快,允许真正的疗效分析。“他的团队还将依赖体外模型的有效性。

把这个想法进一步(但仍然密切关注运动神经元),一个团队在西奈医疗中心(洛杉矶CA)最近获得批准用于移植的干细胞基因工程产生胶质细胞系衍生神经营养因子,一种蛋白质,这种蛋白质保护运动神经元和促进流动的冲动从大脑或脊髓肌肉。

感兴趣的是工程师干细胞的潜力——patient-derived或万能同时表达多个神经营养因子和诱发疾病潜在的保护或提高几个途径治疗。

治疗神经退行性疾病的细胞工程方法可以进一步迈进了一步。麦迪逊威斯康辛大学的教授苏淳张了一个基因开关插入可移植的神经细胞将他们的控制下药物刺激。细胞产生神经递质多巴胺的缺乏是帕金森病的一个特点。

多巴胺替代,一个标准的治疗帕金森病,随着时间的推移失去效果。干细胞科学家们调查dopamine-releasing细胞的移植控制帕金森症状但这治疗是无效的,因为移植细胞产生过多或过少的神经递质。

张和同事开始为其,并使它们分化成中产生多巴胺的神经元。接下来,使用CRISPR基因编辑技术,他设计了一个化学受体的细胞对药物打开和关闭多巴胺生成。

方法在实验动物工作,但其影响是重要的其他再生细胞疗法包括释放激素或化学信使,例如糖尿病。“如果我们要使用细胞疗法,我们需要知道移植的细胞就会做什么。如果它的活动是不正确的,我们可能想要激活它,或者我们可能需要减缓或阻止它。”

几乎干细胞

细胞疗法诱导组织再生已成为再生医学中一个重要的主题。Pluristem疗法(以色列海法)专门从事胎盘扩大(PLX) placenta-derived mesenchymal-like附着基质细胞可能管理没有组织或基因匹配。一个胎盘收益率高达20000剂量的PLX细胞。

工业化的再生细胞疗法需要长期储存的股票细胞。这里的一位科学家Pluristem移除银行从冷冻室冷冻细胞。

PLX细胞non-stem原始细胞,收获在分娩,不进一步区分。“他们是最年轻的,你可以得到健康的细胞,”评论Pluristem北美分部的副总裁Karine Kleinhaus,医学博士PLX细胞释放的化学信号和生长因子,促进受损组织的愈合通过刺激身体自我修复。PLX细胞本身化学遇险信号刺激的组织受损,血流量不足,创伤,或炎症。

”NIH宣称这是胎盘,十年的未被发现的机关和重要的药用价值,“Kleinhaus补充道。

PLX-PAD细胞也刺激免疫系统,促进愈合。与药物,促进血液细胞谱系,PLX-R18细胞应对破坏血细胞促进红细胞的再生,抗病白细胞和血小板。PLX-R18正在临床开发治疗不完整的移植造血细胞移植对急性辐射综合症,通过辐射减弱血液骨髓再生的能力。

与同种异体组织排斥几乎总是一个问题,包括胚胎干细胞移植。因为他们是免疫特权——母亲的免疫系统并不攻击胎儿,反之亦然——胎盘细胞需要没有这样的风险。“PLX细胞缺乏某些标记接收者承认外国,“Kleinhaus解释道。“事实上,细胞可以抑制免疫反应对自己。”

最近的一项研究表明,PLX细胞抑制th)的反应,这是一种免疫原性的措施。迄今为止,有超过二百名患者接受PLX治疗没有严重的排斥反应的报道。

PLX治疗直接注入肌肉,不迁移到受损组织。相反,他们进行化学“对话”与压力信号蛋白受损细胞,最终的结果是招聘的身体的修复机制。

PLX-AD正在后期临床研究中有两个迹象。危重肢体缺血,影响280万例仅在美国,差的是一种危及生命的疾病的治疗方案。百分之十八的患者在一年内死亡的诊断和30%截肢。Pluristem准备审判阶段3协议在髋部骨折的修复。

从急性辐射PLX-R18研究目标造血恢复。产品是独特的在这样的代理,如促红细胞生成素和集落刺激因子,分别恢复只有红色和白色的血液细胞。PLX-R18协助红白细胞复苏,加上血小板。

层的控制

外部控制干细胞活动增加了几个方面,这些代理能够在再生医学。受精卵产生胚胎细胞类型和以外的胚胎形成结构,支持,和nutrient-delivering组织。这样的“全能”细胞上形成整个有机体以及那些non-embryonic结构,促进胚胎和母亲之间的营养交换和保护胚胎的发展。

“受精卵拥有发展潜力,能够生成所有胚胎怀孕所需的细胞类型,包括胚胎发育及其胚外组织,”林教授解释说,他位于伯克利的加利福尼亚大学的细胞生物学家。“相比之下,大多数胚胎干细胞和诱导多能干细胞更限制他们的发展潜力。”

他发现的微rna, miR-34a,它就像一个受精卵。只在它的存在细胞培养胚胎细胞谱系。当miR-34a阻止细胞可能发展成任何细胞与胚胎发育有关。

小分子核糖核酸非编码rna,发挥监管控制各种细胞过程。他的发现开辟了新方法的潜在控制therapy-worthy干细胞的命运,他们的生成想要的组织类型(如心、肺),也许方法生成特定的多能和全能干细胞。

microRNA-stem细胞连接可能会因此扩大组织类型,从干细胞可以生成,这将大大提高细胞疗法的风险、特别是再生医学。

如果再生医学告诉我们一个教训是多少了解治疗和人类的固有self-regenerative功能。而彻底治愈不太可能出现在今天的艺术,在大学目前的工作和创业公司将最终导致先进的治疗方法,可能会把组合组织移植,药物和基因工程。

安吉洛DePalma是一个自由作家生活在牛顿,新泽西,美国。