Стволовые клетки для роговицы
Инженеры из Шеффилдского Университета (Англия) разработали новую методику лечения глаз стволовыми клетками, которая, по их мнению, поможет естественному восстановлению глаз, поврежденных в результате несчастного случая или болезни. Эта методика сможет помочь миллионам людей по всему миру сохранить и даже восстановить их зрение.
В исследовании, опубликованном в журнале Acta Biomaterialia, группа исследователей описывает новый метод создания мембран с целью имплантации в глаз стволовых клеток, которые имитируют структурные свойства глаза. Эта технология предназначена для лечения повреждений роговицы, которые являются одним из основных факторов, приводящих к слепоте на планете.
Используя комбинацию методов, известных как микростереолитография и электроспиннинг (электроформование), исследователи смогли создать диск из биоразрушаемого материала, который может быть закреплен на поверхности роговицы. Этот диск заполнен стволовыми клетками, которые вскоре размножаются, позволяя организму излечить глаз естественным образом.
«У диска есть наружное кольцо, содержащее карманы, куда помещены стволовые клетки из здорового глаза пациента», — объясняет доктор Илида Ортега Асенцио с Шеффилдского инженерного факультета. «Слой материала вдоль центра диска – тоньше, чем само кольцо, и материал будет биологически распадаться быстрее, позволяя стволовым клеткам разрастись вдоль поверхности глаза для восстановления роговицы».
Основной атрибут диска — ниши или карманы для размещения и сохранности в них стволовых клеток, подобные нишам, существующим вокруг края здоровой роговицы. Стандартное лечение роговичной слепоты включает в себя трансплантацию роговицы или пересадку стволовых клеток в глаз с использованием донорской амниотической оболочки человека в качестве временного носителя для доставки этих клеток к глазу. Для некоторых пациентов такое лечение спустя несколько лет может закончиться неудачно, так как излечиваемый глаз не содержит стволовых клеток, необходимых для текущего восстановления роговицы. Без постоянного восстановления вокруг роговицы образуется белая толстая рубцовая ткань, что влечет частичную или полную потерю зрения. Исследователи спроектировали небольшие карманы, которые встроены в мембрану с целью собрать клетки вместе в этом резервуаре дочерних клеток, чтобы поддерживать в глазу здоровую популяцию стволовых клеток.
«Лабораторные испытания показали, что мембраны поддерживают рост клеток, поэтому следующим этапом является проверка метода на пациентах из Индии, работающих с нашими коллегами в Институте глазных болезней в Хайдарабаде, — говорит профессор Шейла Макнейл. Одним из преимуществ нашей конструкции является то, что мы создали диск из материалов, которые уже используются как биораспадающиеся материалы для создания швов в глазу, — и мы уверены, что они не вызовут проблем в организме».
Лечение роговичной слепоты является особенно актуальной проблемой в развивающихся странах, в которых высок процент случаев химического или травматического поражения глаз, а сложное лечение – такое, как трансплантация или пересадка амниотической оболочки – недоступно для большинства населения.
Эта методика имеет значение также и для более развитых стран – таких, как Великобритания и Соединенные Штаты Америки, — утверждает доктор Фредерик Клейссенс: «Текущие методы лечения роговичной слепоты основываются на донорской ткани для доставки культивированных клеток, что подразумевает наличие банка тканей. Но не у каждого есть доступ к такому банку и абсолютно невозможно полностью устранить все риски переноса болезни при работе с живой человеческой тканью», — говорит он. «При использовании искусственного материала некоторые риски для пациентов будут исключены, и этот материал станет доступным для всех хирургов. Мы также надеемся, что полный цикл лечения с использованием таких дисков будет не только лучше, чем текущие курсы лечения, но, наряду с этим, и дешевле».
Материал подготовлен: Theochem
Источник
Мы уже неоднократно сообщали вам об успехах ученых в области использования стволовых клеток (если вам интересны подобные новости, то рекомендуем подписаться на наш Телеграм-канал). Однако испытания новой технологии на людях проходят не так уж и часто. При этом ученые разрабатывают все новые и новые методы применения стволовых клеток. И один из таких не только недавно успешно прошел первые испытания на человеке, но и может войти во врачебную практику в не самом далеком будущем. Речь идет о первой в истории пересадке искусственной роговицы, созданной из стволовых клеток.
Без роговицы наш орган зрения не может существовать
Почему роговица так важна?
Роговица (или радужная оболочка глаза) является крайне важным компонентом для восприятия нами окружающего мира. Это один из самых необходимых «элементов» глаза. Если говорить простыми словами, то роговая оболочка по сути является линзой. Если проводить аналогию с фотоаппаратом, то роговица — это объектив фотоаппарата. Роговица собирает и фокусирует в нужном направлении световые лучи, которые уже воспринимаются другими частями зрительного анализатора. Именно поэтому «выход из строя» роговой оболочки несет в себе опасность полной потери зрения.
Как стволовые клетки помогут восстановить зрение
Согласно сообщению журнала Nature, в ходе доклада на офтальмологической конференции в конце августа офтальмолог Коджи Нисида из Университета Осаки (Япония) заявил, что одна из его пациенток (имя которой не раскрывается) стала первым человеком в мире, которому восстановили роговицу с помощью перепрограммированных стволовых клеток. Доктор Нисида также сказал, что его пациентка страдала заболеванием, при котором клетки роговицы теряли прозрачность и отмирали. Это вызывает сначала «размытость» контуров и объектов, а затем и полную потерю зрения. Обычно для лечения подобных состояний используют донорскую роговицу, взятую у недавно умерших людей. Но в данном случае врачи решили поступить иначе.
Читайте также: Открыт новый вид клеток, который может спасти тысячи жизней. И это не стволовые клетки
Для того, чтобы вылечить женщину, Нисида и его команда использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки). Это клетки, которые путем перепрограммирования клеток кожи переходят в эмбриональное состояние, из которого они могут затем трансформироваться в другие типы клеток. В том числе и в клетки роговой оболочки. Из iPS-клеток ученые вырастили новую роговицу, которую и пересадили пациентке. Сама операция была проведена в начале августа, но на реабилитацию потребовалось 3 недели, по истечении которых к женщине вернулось зрение. Сейчас ее зрению ничего не угрожает.
Этапы пересадки роговицы
Стоит заметить, что это не первый случай использования стволовых клеток японскими врачами. Ранее их применяли для лечения травм спинного мозга. Также ведутся работы в области лечения болезни Паркинсона. Что же касается данного случая, то после успешной операции Министерство здравоохранения Японии разрешило господину Нисиде опробовать процедуру еще на четырех добровольцах. Следующая операция планируется на конец этого года, а отработанная процедура, которую можно будет использовать для повсеместного лечения, согласно заявлению ученого, должна появиться через пять лет.
Источник
С помощью особого белка можно набрать столько стволовых клеток роговицы, сколько нужно для успешного заживления повреждений роговой оболочки глаза
С помощью особого белка можно набрать столько стволовых клеток роговицы, сколько нужно для успешного заживления повреждений роговой оболочки глаза.
Постоянный контакт с внешней средой не проходит даром для роговицы глаз – её ткань легко повреждается и потому должна своевременно обновляться. Если этого не происходит, или же повреждения оказались слишком обширны, то есть риск потерять зрение. Однако в роговице нет кровеносных сосудов, и потому обменные процессы происходят в ней не слишком быстро. Обновление же клеточного состава роговой оболочки происходит за счет сосудов лимба — тонкого слоя эпителия, отделяющего роговицу от белковой оболочки глаза.
Восстановление можно выполнить искусственно, пересадив на повреждённое место готовую здоровую ткань. Но для восстановления нужны стволовые клетки, а в случае роговицы до сих пор никто в точности не знал, содержат ли её трансплантаты лимбальные стволовые клетки и, если да, то сколько именно.
Группа ученых на базе нескольких медицинских учреждений при Гарвардском университете обнаружила у стволовых клеток лимба роговицы особый маркер – белок ABCB5. С помощью антител к ABCB5 можно выделять из биоматериала именно эти клетки, чтобы потом использовать их для трансплантации. 
«Лимбальные стволовые клетки довольно редки, и успешная трансплантация зависит от количества этих клеток, – говорит Брюс Ксандер, соавтор статьи из Массачусетского Института уха и глаза (Massachusetts Eye and Ear/Schepens Eye Research Institute). – Данная находка намного упростит восстановление поверхности роговицы. Это очень хороший пример, когда фундаментальные исследования быстро переходят в прикладную область».
Те же исследователи ранее продемонстрировали, что ABCB5 есть у клеток-предшественников в коже и кишечнике человека. В новой работе было показано, что мыши, у которых не работал ген ABCB5, утрачивали свои лимбальные стволовые клетки, и их роговица очень плохо регенерировала после повреждения. Если же этим мышам пересаживали ABCB5-положительные лимбальные стволовые клетки человека, то роговица у животных быстро восстанавливалась.
«ABCB5 позволяет стволовым клеткам выжить, защищая их от апоптоза (запрограммированной смерти клеток)», – считает Маркус Франк из Бостонского детского госпиталя. По словам Наташи Франк (Бостонский центр здравоохранения, VA Boston Healthcare System), исследования на мышах позволили нам впервые понять роль ABCB5 в нормальном развитии и потому полученные результаты очень важны для исследований стволовых клеток в целом. В настоящее время авторы работы пытаются создать антитела против ABCB5, которые можно будет применять в повседневной медицинской практике.
Источник: https://econet.ru/
Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
,
чтобы видеть ЛУЧШИЕ материалы у себя в ленте!
наука и технологии
глаза
стволовые клетки
Источник
Итальянские стволовые клетки
Александра Брутер, Полит.ру
Значимое событие произошло в феврале в области лечения стволовыми клетками. Раньше в массовой терапии использовались только стволовые клетки крови. Теперь впервые регулирующий орган европейской страны одобрил коммерческое применение другого типа стволовых клеток для лечения больных людей.
Стволовые клетки крови использовались уже давно: пересадка костного мозга, проводимая людям с пролиферативными заболеваниями (раком) крови или людям, – это и есть замещение собственных стволовых клеток крови пациента на донорские клетки. Прогресс этого метода связан, в основном, с двумя вещами: более тщательным подбором доноров и разработкой методик выращивания большого количества стволовых клеток из небольшого. В частности, у донора сейчас берут уже не костный мозг, а кровь из вены, в крови находят стволовые клетки и их размножают.
Клетки крови недолго живут и часто обновляются. Поэтому у стволовых клеток крови пролиферативный потенциал (то есть способность делиться) выше, чем у других клеток, и для них задача интенсивного размножения в культуре была решена раньше всех.
Новый терапевтический метод зарегистрирован под названием Холоклар (Holoclar). Интервью с его автором, итальянкой Грациеллой Пеллегрини опубликовал журнал Nature (Alison Abbott, Behind the scenes of the world’s first commercial stem-cell therapy). Холоклар предназначен для лечения слепоты, возникшей из-за ожога.
На внешней поверхности глаза находится роговица. Она прозрачна, снаружи выпукла, а если смотреть изнутри глаза – вогнута. Роговица играет роль собирающей линзы, на нее приходится примерно две трети всей оптической силы глаза. Роговица частично состоит из живых клеток, а частично из высокомолекулярных белков матрикса: коллагена, ламинина и т.п. Чтобы роговица оставалась прозрачной, гладкой и здоровой, ее клетки должны обновляться. Обновляются клетки за счет деления стволовых клеток, находящихся в специальной нише – лимбе роговицы. Лимб – это тонкая полоса, проходящая по границе роговицы и белковой оболочки – склеры (часто называемой глазным белком).
Рисунок из Википедии – ВМ
Когда лимб поврежден, например, из-за ожога, белок начинает нарастать на роговицу, в роговицу прорастают сосуды, она утрачивает прозрачность, начинается воспаление, и человек в результате может утратить зрение, да и воспаление часто становится хроническим. Поправить положение могли бы стволовые клетки, если бы смогли снова заселить лимб в нужном количестве.
Иногда оказывается так, что не все стволовые клетки погибли, но оставшихся слишком мало, чтобы справиться с задачей. Именно таким клеткам могут помочь врачи. Для успеха авторам методики хватает неповрежденного фрагмента лимба размером 1 на 2 мм (диаметр роговицы равен примерно 10 мм, значит, длина границы, на которой находится лимб, составляет примерно 30 мм, ширина лимба – 1-1,5 мм, то есть достаточно всего нескольких процентов).
Оставшийся неповрежденным фрагмент культивируется на подложке из модифицированного фибрина – полимера, участвующего в свертывании крови и формировании тромба. Фибрин обладает двумя нужным свойствами: он жесткий, то есть, выращенные клетки можно будет на такой подложке перенести в глаз и трансплантировать, и он сам деградирует через некоторое время после трансплантации; для деградации фибрина у организма есть специальные методы, поскольку часто приходится растворять отслужившие свое тромбы.
Подбор среды для выращивания клеток позволяет им размножаться гораздо быстрее, чем они размножались бы в естественных условиях при постоянном воспалительном процессе. Готовым к трансплантации авторы методики считали фрагмент, содержащий 3000 стволовых клеток.
Авторы разработки говорят, что только в Европе каждый год в результате несчастных случаев у них появляется около тысячи новых пациентов: людей, пострадавших от ожогов, но сохранивших часть лимба неповрежденной.
Судьба изобретения складывалась очень непросто. Его авторы – итальянцы, и работали они в Италии. В Италии биомедицинские научные разработки поддерживают мало, и ученым приходилось непросто. Грациелла Пеллегрини и Мишель де Лука начали работать над этой темой еще в 1990 году в Женеве. В 1996 году они перебрались в католический госпиталь в Риме, но там были не слишком заинтересованы в превращении фундаментальных разработок в лекарство для людей, и авторы отправились в Венецию. В 1997 году исследователи опубликовали первые результаты: они применили технологию к первым двум полностью ослепшим пациентам, и к ним вернулось зрение. Хотя на пути к массовому клиническому применению авторы преодолели множество сложностей, они не сдались, хотя многие другие ученые наверняка бы решили, что это занятие не для них, и лучше они переключатся на решение какой-нибудь другой фундаментальной задачи. На вопрос «Почему?» Грациелла Пеллегрини в интервью ответила, что, во-первых, дело в ее итальянском характере, а, во-вторых, она видела, как к людям после 20 лет слепоты возвращается зрение. Как после этого остановиться?
В 2008 году в Модене был организован Центр регенеративной медицины Стефано Феррари, и исследование заканчивалось уже там. В 2010 году было опубликовано уже более масштабное исследование (Rama et al., Limbal stem-cell therapy and long-term corneal regeneration // N Engl J Med., 2010), включавшее 112 пациентов. К 86 пациентам вернулось зрение, еще у нескольких наступили частичные улучшения.
Прежде чем метод лечения стало можно массово использовать, ученым пришлось решить довольно много отдельных задач. В частности, выяснилось, что с области лимба есть разные стволовые клетки, и не каждое их соотношение гарантирует успех при трансплантации. В ходе исследования выяснилось, что нужные стволовые клетки могут быть обнаружены по наличию в них белка p63. Этот белок регуляторный, он запускает синтез в клетке определенных белков и необходим для поддержания клеток в состоянии стволовости. Клетки, в которых этот белок был, оказались необходимы для восстановления зрения. Когда среди пересаживаемых клеток было больше 3% клеток, несущих белок, 78% трансплантаций вели к восстановлению зрения, а, когда меньше 3% – около 11%.
Еще одна задача, на решение которой ушло много времени – это создание подложки для выращивания клеток, обладающей необходимыми свойствами. Первые подложки были слишком хрупкими, и с трансплантацией возникали проблемы.
Примечательна эта история не только с научной точки зрения (с научной точки зрения вопрос решен публикацией 2010 года), а как пример взаимодействия науки и общества.
Здесь науке было что предложить обществу, но вся отрасль находится на такой ранней ступени развития, что механизмы такого предложения вообще не разработаны. Общество хочет быть уверено, что научная новинка и безопасна, и полезна. В 2007 году в Евросоюзе были приняты новые стандарты для разрабатываемых терапевтических методов. Последние семь лет авторы работы провели в непрерывном общении с соответствующими регулирующими органами, доказывая, что их методики безопасны и воспроизводимы – то есть всех больных лечат одинаково. Итальянские ученые – первые, кому удалось преодолеть всю эту процедуру и получить одобрение регулирующих органов на использование своих клеточных технологий. Возможно, их последователям будет легче, но даже для обычных только что разработанных лекарств, представляющих из себя химическое вещество, этот процесс может занять десяток лет.
Хотя Италия и в минимальной степени по европейским меркам поддерживает развитие биотехнологической отрасли, там время от времени происходят довольно знаковые для отрасли события, как положительные, так и отрицательные.
В Италии разворачивается (и, мы надеемся, вошел в заключительную фазу) громкий скандал вокруг фонда Стамина (Stamina Foundation). Фонд был основан доктором Давидом Ваннони в 2009 году и занимался, по сути, шарлатанством, предлагая (естественно, не бесплатно) стволовые клетки как лекарство от всех болезней. В основном они лечили от нейродегенеративных заболеваний мезенхимальными стволовыми клетками. Мезенхимальные стволовые клетки легко получить, например, из жировой ткани. Авторы утверждали, что эти клетки превращаются в нейроны и сами встраиваются в нужные места. Ни безопасность, ни даже эффективность их «лекарств» никогда не была доказана, доктор Ваннони никогда не публиковал ничего похожего в рецензируемых журналах. Но у фонда было много сторонников, организовывались даже демонстрации в поддержку.
В 2013 году под действием научной и медицинской общественности итальянское правительство, наконец, инициировало клинические испытания метода, и в августе 2014 года суд города Турина постановил конфисковать оборудование и клетки из лабораторий Стамины.
Другое событие, связанное с биотехнологией и произошедшее в Италии окрашено положительно. В 1992 году здесь состоялись одни из первых клинических испытаний генной терапии врожденного генетически обусловленного иммунодефицита. Дети, рожденные с такой болезнью, вынуждены жить в полной изоляции и почти стерильных условиях. Любая встреча с инфекцией для них чревата смертью. Испытания оказались успешными.
Портал «Вечная молодость» https://vechnayamolodost.ru
10.03.2015
Источник
