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Rivista del prolungamento della vita

LE Magazine marzo 2006
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Avanzamenti incredibili nella rigenerazione del tessuto

Da Heather S. Oliff, PhD
Cellule staminali. Gruppi di cellule staminali embrionali umane (blu e porpora) sulle loro cellule di alimentatore (verde). Le cellule staminali embrionali umane sono una fonte potenziale di cellule per riparare il tessuto nocivo nelle malattie quale Parkinson ed il diabete insulino-dipendente.

Gli scienziati negli Stati Uniti, in Germania ed altri paesi stanno riferendo il progresso straordinario nella rigenerazione e nell'organizzazione dei tessuti viventi in laboratorio. Fino ad oggi, molte di queste innovazioni mediche notevoli sarebbero state considerate la roba della fantascienza piuttosto che la scienza.

Mentre ordinare per gli organi ed i tessuti artificiali può ancora sembrare come un concetto futuristico, molti ricercatori ritengono che le nuove tecniche quali la produzione delle biblioteche complementari del DNA, la mappa genetica, i modelli animali di rigenerazione e la ricerca della cellula staminale giro giorno questo concetto in una realtà.

In questo rapporto, discutiamo alcuni di ultimi sviluppi della rigenerazione e dell'ingegneria del tessuto dai laboratori di ricerca intorno al mondo.

Tipi rigeneratori delle cellule

La guarigione arrotolata adeguata è essenziale ai buona salute di mantenimento. In esseri umani ed in altri mammiferi, la maggior parte della lesione conduce per ferire la riparazione, dove l'area della lesione è riparata con un materiale funzionale ma differente, quale il tessuto della cicatrice.

Un secondo, forma più rara di riparazione comprende la rigenerazione. La rigenerazione è distinta dalla riparazione perché produce il tessuto che entrambi gli sguardi e funzioni normalmente. Contrariamente agli animali quali i vermi, le lucertole e le stelle marine che possono rigenerare le parti del corpo, esseri umani non possono ancora rigenerare gli organi, sebbene possano rigenerare alcuni tessuti quale l'osso. L'induzione la cellula e della rigenerazione del tessuto può tenere bene la chiave con successo al trattamento delle malattie e ad invertire l'invecchiamento negli esseri umani.

Le cellule che non proliferano, o si moltiplicano, non possono rigenerare. Le cellule staminali sono cellule acerbe del precursore del tessuto che possono auto-rinnovare e differenziarsi nei tipi specifici delle cellule, secondo i segnali che ricevono dal loro ambiente.Gli scienziati 1 ora stanno studiando due tipi principali di cellule staminali: embrionale ed adulto.

Potenziale illimitato delle cellule staminali embrionali

L'uso delle cellule staminali embrionali è altamente discutibile, dall'ottenere le cellule staminali richiede la distruzione dell'embrione. Le cellule staminali embrionali vengono da cinque ai otto-giorno-vecchi embrioni. In questa fase, l'embrione è una palla delle cellule più piccole di un puntiforme, comprendente un cappotto esterno le cellule e una massa interna delle cellule. Gli scienziati prendono le cellule staminali embrionali dalla massa interna delle cellule e le coltivano in un piatto in cui si moltiplicano, generante il prodotto base per la ricerca studia. Poiché ogni cellula staminale embrionale ha il potenziale di trasformarsi in in tutta la cellula nel corpo, le applicazioni ed i benefici potenziali della terapia della cellula staminale sono virtualmente illimitati.

Il superamento della ricerca embrionale circostante della cellula staminale di dilemmi etici è preminente all'avanzamento del campo. Un'innovazione drammatica è stata notata l'autunno scorso nella natura prestigiosa del giornale scientifico. Gli scienziati alla tecnologia avanzata in Worchester, mA delle cellule, hanno riferito che si erano sviluppati, per la prima volta, un modo rimuovere una singola cellula staminale embrionale possibile da un embrione senza danneggiare la capacità dell'embrione di svilupparsi in un organismo a termine.2

Questa tecnica è simile a quella comunemente usata nella fecondazione in vitro, dove i difetti genetici sono determinati estraendo un unicellulare prima che l'embrione sia impiantato nella donna.2 l'un giorno potrebbe essere possibile che la gente conti le loro proprie cellule staminali embrionali in modo che un organo nocivo potesse essere sostituito con un nuovo organo sviluppato con le loro proprie cellule.

Le cellule staminali adulte inoltre tengono il valore

Contemporaneamente, gli scienziati hanno ritenuto che le cellule staminali adulte fossero trovate soltanto in midollo osseo, il materiale molle che riempie la cavità interna delle ossa. Ora i ricercatori hanno stabilito che le cellule staminali adulte fossero presenti in molti tessuti ed organi e che possono differenziarsi nei numerosi tipi di cellule.

A differenza delle cellule staminali embrionali, le cellule staminali adulte non possono svilupparsi in alcun tipo di cellula; invece, la loro differenziazione è guidata dalle loro origini embrionali e dal tipo di tessuto in cui risiedono.1 per esempio, le cellule staminali adulte nell'aiuto dell'intestino tenue creano le cellule epiteliali che allineano il lume (dentro) del intestine.1 che le cellule staminali adulte inoltre risiedono in tessuti trovati nel midollo spinale, del cervello, del sangue, del midollo osseo, della polpa dentale, dei vasi sanguigni, del muscolo scheletrico, dello strato epiteliale della pelle, della cornea, della retina, del fegato e del pancreas.1

Poiché molti di questi tessuti sono colpiti avversamente tramite il processo di invecchiamento, le cellule staminali adulte inoltre tengono il vasto potenziale di migliorare la salute e la qualità della vita con l'età. Recentemente, gli scienziati hanno scoperto che le cellule staminali adulte esibiscono la plasticità, significante che le cellule da un tessuto possono generare i tipi funzionali delle cellule di altri tessuti. Questo fenomeno può finalmente essere usato per generare i nuovi tessuti o organi per trapianto.1

IL POP CANTANTE SUBISCE LA RIUSCITA OPERAZIONE DELLA CELLULA STAMINALE

Il cantante hawaiano Don Ho ha subito una procedura sperimentale della cellula staminale per il suo cuore in un ospedale della Tailandia nel dicembre 2005. Il più noto per “le bolle minuscole colpite schiocco,„ il cantante di 75 anni aveva sofferto dai problemi del cuore, compreso dispnea e le aritmia, per circa un anno prima del subire la procedura. Uff ha ricevuto un impianto dello stimolatore cardiaco parecchi mesi prima della procedura della cellula staminale.8

La procedura sperimentale, che ancora non è approvata negli Stati Uniti, comprende moltiplicare le cellule staminali prese dal sangue ed iniettarle nel cuore con lo scopo di rafforzamento dell'organo. I simili trattamenti della cellula staminale sono stati utilizzati in Europa per circa due anni e gli studi approvati dalla FDA sono in corso negli Stati Uniti.

A seguito della procedura, uff riferita che stava ritenendo molto meglio e sperata per ritornare alla fase presto.8

Rigenerazione del cuore nocivo

È ben noto che la malattia cardiovascolare, che comprende i danni dell'apparato circolatorio o del cuore, è una causa della morte e un'inabilità importanti. Quando le cellule di muscolo del cuore conosciute come i cardiomyocytes muoiono, il cuore si indebolisce e non può pompare come efficientemente. Cardiomyocytes può distruggersi tramite ipertensione, aterosclerosi, o attacco di cuore.1 oltre ai cardiomyocytes di funzionamento, un apparato cardiovascolare sano richiede le cellule endoteliali vascolari e le cellule di muscolo liscio di formare i vasi sanguigni che forniscono al muscolo del cuore sangue, ossigeno ed energia. Per molta gente, riparare l'apparato cardiovascolare è una chiave maggiore alla longevità.

Fortunatamente, le cellule staminali possono differenziarsi nei nuovi cardiomyocytes e nelle cellule endoteliali vascolari. I ricercatori alle istituzioni prestigiose quali Johns Hopkins, l'istituto universitario medico di New York e gli istituti della sanità nazionali in primo luogo hanno verificato la capacità delle cellule staminali di ristabilire la funzione del cuore in animali. In topi ed in maiali con gli attacchi di cuore sperimentalmente indotti, le cellule staminali dal midollo osseo sono state iniettate nel cuore o nella circolazione sanguigna.3-6 cellule staminali iniettate nella circolazione migrata all'area nociva del cuore, attirata preferenziale verso nocivo piuttosto che il tessuto sano.4 le cellule staminali hanno stimolato la formazione di nuovi cardiomyocytes, cellule vascolari dell'endotelio e cellule di muscolo liscio, contribuenti a sostituire il tessuto nocivo della nave e del cuore con il nuovo tessuto.5 uno studio hanno riferito che 68% del cuore nocivo è stato sostituito con il muscolo del cuore formato di recente,6 mentre altri hanno notato che i cuori nocivi potrebbero contrarrsi meglio dopo l'infusione della cellula staminale.3,5 ricercatori di Johns Hopkins inoltre hanno dimostrato che le cellule staminali adulte umane del midollo osseo iniettate in un topo possono entrare nel muscolo del cuore e differenziarsi nei cardiomyocytes.7 questo confermano che le cellule staminali adulte umane possono differenziarsi nelle nuove cellule del cuore in vivo. Studi clinici su queste tecnologie presto seguite.

Un piccolo studio all'università di Francoforte in Germania ha confrontato l'effetto delle cellule midollo-derivate e derivate dal sangue umano dell'osso del progenitore, che sono simili alle cellule staminali, nella gente i circa quattro giorni dopo un attacco di cuore.9 cellule sono state disposte nel cuore con un catetere a palloncino. “Un pallone„ è utilizzato per bloccare temporaneamente il flusso sanguigno in modo dalle cellule possono avere tempo massimo del contatto con il cuore nocivo. A seguito di quattro mesi, i pazienti dimostrati hanno migliorato la funzione ventricolare sinistra del cuore, normalizzazione completa della riserva del flusso coronarico ed hanno migliorato il contractibility del muscolo del cuore colpito da infarto. Entrambe le matrici cellulari erano ugualmente efficaci. Un gruppo di pazienti che non hanno ricevuto la terapia cellulare non ha riferito i simili miglioramenti.Seguito a lungo termine 9 è necessario determinare se questi benefici persistono oltre quattro mesi.

Altri due piccoli studi clinici intrapresi in Germania hanno usato il metodo del catetere a palloncino per iniettare (donatore ed il destinatario sono la stessa persona) le cellule staminali autologhe del midollo osseo direttamente nella zona nociva di infarto in pazienti che avevano sofferto più presto gli attacchi di cuore i cinque - nove giorni. Allo scopo del confronto, alcuni pazienti sono stati curati con la terapia standard invece della terapia di cellula staminale. Dopo tre mesi, il gruppo di terapia di cellula staminale ha dimostrato una diminuzione significativa nella dimensione della regione di infarto come pure un aumento nella funzione ventricolare sinistra.10,11 i ricercatori hanno concluso che la terapia di cellula staminale autologa è sicura ed efficace nell'appoggio della rigenerazione del tessuto del miocardio e della funzione.11 un altro simile studio hanno riferito i risultati positivi, sebbene i ricercatori usassero un metodo differente di consegna delle cellule staminali autologhe del midollo osseo con un catetere (piccolo tubo) che è stato disposto nel cuore con una puntura nell'arteria femorale (della coscia).12

I test clinici randomizzati e controllati sono considerati la parità aurea nella valutazione dell'efficacia delle tecnologie innovarici. I ricercatori hanno condotto il test clinico in primo luogo randomizzato e controllato della terapia di cellula staminale alla facoltà di medicina di Hannover a Hannover, Germania, nel 2004. Entro cinque giorni di sofferenza dell'attacco di cuore, i pazienti sono stati assegnati a caso per ricevere la terapia medica standard da solo o congiuntamente alle cellule staminali autologhe del midollo osseo iniettate nell'arteria in relazione con l'infarto. La funzione ventricolare sinistra è migliorato da 7% nel gruppo di terapia cellulare e da meno di 1% nel gruppo di controllo. Il trasferimento di Intracoronary delle cellule staminali del midollo osseo sembra così migliorare la funzione del cuore dopo attacco di cuore.13 indagini successive sono indicate per determinare se la terapia di cellula staminale può anche migliorare i tassi di sopravvivenza che seguono l'infarto miocardico.

Vista dorsale dei nervi dei sistemi nervosi centrali e periferici.

Trattamento dei deficit del sistema nervoso centrale

Una pubblicità televisiva celebre a partire dagli anni 80 ritrae il cervello come uovo e un uovo che frigge in una padella come “il cervello sulle droghe.„ Lo scopo dell'annuncio pubblicitario era di avvertire che spettatori che un cervello “ha cucinato„ dalle droghe potrebbe essere danneggiato oltre la riparazione. Questa campagna ha riflesso la conoscenza medica del tempo, che ha preteso che le cellule del cervello e del midollo spinale chiamati neuroni non potevano rigenerare e così che i neuroni morti sono stati andati per sempre.

Oggi, tuttavia, gli scienziati capiscono che alcune parti del cervello possano rigenerare e che i nuovi neuroni possono svilupparsi dalle cellule staminali neurali.Le cellule staminali neurali 1 possono anche provocare le cellule nervose critiche del supporto sistema chiamate oligodendrocytes, astrocytes e cellule glial. Gli scienziati ritengono quello in futuro, terapie di cellula staminale possono potere curare gli stati del sistema nervosi quali la malattia del Parkinson, il danno del midollo spinale e del cervello dal colpo o il trauma, la malattia di Huntington, la sclerosi a placche, l'epilessia e la sclerosi laterale amiotrofica (Lou Gehrig's Disease).

Gli scienziati ora stanno studiando tre viali principali di rigenerazione del sistema nervoso centrale: 1) cellule staminali neurali crescenti in un piatto e nell'impianto loro nel corpo dopo che si sono differenziati nelle cellule necessarie; 2) impiantando le cellule staminali neurali direttamente nel corpo in cui possono differenziarsi nelle cellule necessarie; e 3) trovando i fattori e gli ormoni di crescita che possono segnalare le proprie cellule staminali neurali del paziente per differenziarsi.1 poiché le cellule staminali richiedono le indicazioni ambientali per guidare in che tipo di cellule si trasformeranno in, i ricercatori stanno studiando come manipolare i segnali che determinano il comportamento della cellula staminale. La capacità di usare le cellule staminali neurali può dipendere dalla capacità degli scienziati di modificare tali segnali.

In uno studio recente all'università di California, Irvine, ricercatori ha incitato le cellule staminali embrionali umane a differenziarsi nelle cellule del progenitore del oligodendrocyte in laboratorio. I Oligodendrocytes contribuiscono a formare la guaina di mielina che isola i neuroni. La perdita di questa guaina di mielina può contribuire a movimento alterato che segue la lesione del midollo spinale. Quando le cellule sono state trapiantate nei ratti con le lesioni del midollo spinale, gli animali hanno dimostrato un ripristino di mielina nocivo dalla lesione ed hanno riacquistato la loro capacità di camminare.14 questo individuazione di promessa offrono la speranza che le terapie di cellula staminale possono gente di aiuto giorno che soffre dalle lesioni del midollo spinale per riacquistare le capacità motorie perse, quale la capacità di camminare.

DEI TOPI E DEGLI UOMINI: CELLULE STAMINALI UMANE TRAPIANTATE NEI CERVELLI DEI TOPI

In uno sviluppo approfondito nel campo della ricerca della cellula staminale, i ricercatori all'istituto di Salk per le scienze biologiche in La Jolla, CA, Hanno indicato che le cellule staminali embrionali umane impiantate nei ventricoli del cervello dei topi embrionali possono differenziarsi nei neuroni umani maturi e attivi che integrano con successo nel cervello adulto del topo.

Mentre le cellule staminali embrionali umane possono svilupparsi teoricamente in qualunque genere di cellula, la differenziazione di queste cellule precedentemente era stata dimostrata soltanto nella cultura o nella formazione di teratoma (tumore). I ricercatori della California inoltre hanno rivelato che i segnali che stimolano la differenziazione neurale sono simili fra i mammiferi differenti.15

I ricercatori hanno iniettato 100.000 cellule staminali embrionali umane nei cervelli degli embrioni di 14 giorni del topo. I topi nascevano con circa 0,1% delle cellule umane nei loro cervelli. Questo studio rappresenta un punto importante nel superamento della sfida tecnica di quando iniettare le cellule staminali nei destinatari. I risultati indicano che le cellule staminali embrionali umane matureranno similmente alle cellule che le circondano.15

Questo nuovo modello, combinando le caratteristiche dei topi e gli uomini, permetterà che lo sviluppo neurale umano sia studiato in un ambiente in tensione e che può condurre ai nuovi modelli per lo studio delle malattie neurodegenerative e psichiatriche umane. Ulteriormente, questo modello ha potuto accelerare il processo di vagliatura per gli agenti terapeutici.15

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