Регенерация и старение

Прометей и орел:
регенерация и повреждение
Бессмертный титан Прометей (двоюродный брат Зевса) был наказан богами за раскрытие людям тайны огня
Его наказанием было вечное заточение у скалы, где орел каждое утро выклевывал ему печень, которая к утру отрастала вновь
Освобожден Гераклом, убившим орла выстрелом из лука

Регенера́ция — способность живых организмов восстанавливать повреждённые ткани и потерянные органы

Регенерация губки

«Вспомнить всё»
Planaria sp.
Изучение новой среды
Декапитация

Регуляция регенерации

Регуляция регенерации
https://elementy.ru/novosti_nauki/431577/Planariya_modelnyy_obekt_dlya_izucheniya_regeneratsii_u_mnogokletochnykh

За счет чего возможны регенерация и обновление тканей
Из чего состоят все организмы?
Из клеток различных типов с различными функциями
Кл. кожи
Кл. нервной системы
Красные клетки крови

Развитие и созревание организма тем не менее оставило нам возможность для восстановления
Зрелые ткани
Три зародышевых листка
Эктодерма
Эпидермис кожи, нервная система, органы чувств
Желудочно-кишечный тракт, печень, легкие
Мышцы, сердце, скелет, почки
Зигота
Физиологическое обновление клеток и регенерация тканей
Оплодотворение
Мезодерма
Эндодерма

Сколько живут клетки и как умирают?
Программа 99% клеток нашего организма не дает им срок жизни более 1 месяца
Смерть клетки является необходимым физиологическим процессом и позволяет производить «отсев» состарившихся и неправильно функционирующих клеток

Почему она «стволовая» и что она может делать в организме?
Уменьшать воспаление
Не давать клеткам умирать
Превращаться в другие клетки
Копировать себя!

Стволовые и прогениторные клетки
Тотипотентные клетки (зигота)
Стволовая клетка:
Способность к самообновлению
Способность дифференцироваться во многие другие типы клеток (потентность)
Плюрипотентные клетки (ЭСК)
Мультипотентные клетки (в пределах зародышевых листков)
Клетки-предшественники (в пределах определенной ткани)
Потентность

Эффективность регенерации зависит от доли стволовых клеток в организме
90%
30%
1%

Регенеративная медицина
Регенеративная фармакология
Генная терапия и редактирование генома
Клеточная терапия
Тканевая инженерия
Регенеративная медицина – новая область медицины, направленная на восстановление структуры и функции поврежденных органов и тканей

Клеточная терапия
Клеточная терапия – один из основных инструментов регенеративной медицины.
Замещение нефункционирующей или дефектной ткани или клеточной популяции.
Стимуляция собственных прогениторных клеток организма и усиление репаративной регенерации.
Адресная доставка лекарственных средств, генетических конструкций и биомолекул.
1)Аутологичные клетки – собственные клетки пациента
2)Аллогенные клетки – донорские клетки от других людей
3)Ксеногенные клетки – клетки, полученные от животных

Донор клеток
Культура в чашке
Клетки
Наращивание числа клеток
Введение другим пациентам
Введение донору клеток
Клеточный препарат
Клеточная терапия

Работа в клеточном блоке

Стволовые и прогениторные клетки
Тотипотентные клетки (зигота)
Стволовая клетка:
Способность к самообновлению
Способность дифференцироваться во многие другие типы клеток (потентность)
Плюрипотентные клетки (ЭСК)
Мультипотентные клетки (в пределах зародышевых листков)
Клетки-предшественники (в пределах определенной ткани)
Потентность

Клеточная терапия сахарного диабета
PEC-01 клетки – прогениторные клетки поджелудочной железы, дифференцированные из эмбриональных стволовых клеток человека (ЭСК)
Начато клиническое исследование I-II фазы (STEP ONE):
A Safety, Tolerability, and Efficacy Study of VC-01™ Combination Product in Subjects With Type I Diabetes Mellitus
(ClinicalTrials.gov Identifier: NCT02239354)
Разработка и коммерциализация – ViaCyte (США)

Стволовые клетки обнаружены во всех органах и тканях человека
Гематопоэтические и мезенхимные стволовые клетки костного мозга
Сателлитные клетки скелетной мышцы
Базальные кератиноциты и фибробласты дермы
Стволовые клетки ворсинки кишечника
Стволовые клетки сердца
Овальные клетки печени
Нейральные стволовые клетки
Стромальные клетки жировой клетчатки

Мезенхимные стволовые/стромальные клетки (МСК)
МСК как ключевые регуляторы репарации и регенерации тканей

Области применения клеточных препаратов на основе МСК
Регенерация костей при травмах, после хирургических операций
Для восстановления хрящей суставов, в том числе при остеоартрозе
Восстановление мягких тканей, утраченных в результате травмы, хирургических операций или развития заболеваний
Заживление кожных ран различного генеза
Пластическая хирургия

Клеточная терапия
Клеточная терапия без клеток
«Cell-free cell therapy»
Стимуляция регенеративных и репаративных процессов в поврежденных тканях и органах

Можно ли вернуть клетку взрослого организма в плюрипотентное состояние?
Тотипотентные клетки (зигота)
Плюрипотентные клетки (ЭСК)
Мультипотентные клетки (в пределах зародышевых листков)
Клетки-предшественники (в пределах определенной ткани)
Потентность

Перспективы использования репрограммирования клеток
Выделение
фибробластов
ИПСК или ПнСК
Направленная дифференцировка клеток, селекция и тестирование
Трансплантация
Дифференцированные клетки
Постнатальные стволовые клетки (ПнСК)
Клеточные модели заболеваний
Репрограммирование

Клеточные пласты (cell sheets) – минимальные конструкции, совмещающие подходы клеточной терапии и тканевой инженерии
T. Okano et al., 2004

Тканевая инженерия – «стройка» органов и тканей из клеток
Кирпичи
Стена
Дом

Тканевая инженерия
Биополимерный пористый каркас
Культура клеток
Посадка клеток на каркас
Культивирование
in vitro
Пересадка тканеинженерного конструкта

Децеллюляризация: способ получения опорного компонента целых органов

Биопринтинг

Генная терапия – когда генетическая информация становится лекарством
Гены, не
кодирующие
белков
(98%)
Длинные
некодирующие РНК
(>200 нуклеотидов)
Перепрограммирование клеток
Контроль дифференцировки
Регуляция структуры хроматина
Регуляция экспрессии генов
Активность транскрипционных факторов
Гены,
кодирующие
все 20 тыс. белков,
составляют всего
1-2% генома
«Один ген -
один белок -
один признак»
МикроРНК
(20-21 нуклеотид)

Редактирование генома (CRISPR/Cas9)

Доклинические испытания системы CRISPR/Cas9
Анемии (серповидноклеточная, Фанкони), β-таласемия, врожденные иммунодефициты
Хронический гранулематоз, синдром Барта, буллезный эпидермолиз
Наследственная гиперхолестеринемия, гипераммониемия
Цистный фиброз
Миодистрофия Дюшена
Хорея Гентингтона
Наследственная слепота (амавроз Лебера), ретиниты
ВИЧ, гепатит В

Подписан Президентом РФ В.В. Путиным
Вступил в силу с 01.01.2017
Федеральный закон №180
«О биомедицинских клеточных продуктах»
Медицинский научно-образовательный центр
Институт регенеративной
медицины
Факультет
фундаментальной
медицины
Регенеративная медицина – новая область медицины, направленная на восстановление структуры и функции поврежденных органов и тканей