Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Клеточная терапия неврологических заболеваний.




Под клеточной терапией неврологических заболеваний подразумевается использование клеток как нейронального, так и другого происхождения, для замещения, восстановления или улучшения функции поврежденной нервной системы. Этот метод также называется нейротрансплантацией; обычно трансплантируют выделенные клетки, которые иногда могут быть генетически модифицированы. Цель клеточной терапии - замещение утраченных нейронов или восстановление их функций.

Типы клеток, использующихся для лечения неврологических болезней. Для имплантации в нервную систему могут быть использованы различные типы клеток:

· Аутологичные макрофаги
·Активированные Т лимфоциты
·Глиальные клетки
·Эндотелиальные клетки мозга
·Фетальная ткань
·Нейрональные стволовые клетки
·Стволовые клетки костного мозга
·Нейрональные прогениторные клетки
·Стволовые клетки из ольфакторного нейроэпителия
·Ксенотрансплантаты
· Иммортализированные клетки

Нейроны и олигодендроциты являются терминально дифференцированными клетками. Это значит, что, однажды дифференцировавшись из клетки-предшественника, они не могут пролиферировать. Прямое следствие такой дифференцировки – то, что в области, где нейродегенеративное заболевание приводит к гибели нейронов и олигодендроглии, восстановление клеток невозможно. Было показано частичное восстановление моторной функции после имплантации предварительно простимулированных для регенерации нерва аутологичных макрофагов в полностью перерезанный спинной мозг взрослой крысы. Предполагаемый механизм действия – стимуляция событий, естественно происходящих в спонтанно регенерирующих системах. Наибольшее значение для трансплантации имеют фетальные ткани и стволовые клетки.

Активированные Т-лимфоциты. Ключевым моментом в восстановлении поврежденных тканей является процесс привлечения и активации иммунных клеток, который отсутствует или недостаточен в ЦНС. Это дает основание предложить разработку метода терапии иммунными клетками, при котором поврежденная ЦНС в нужном количестве обеспечивается должным образом активированными экзогенными иммунными клетками, например, Т-лимфоцитами. Т-лимфоциты способны проникать через гемоэнцефалический барьер и могут быть генетически модифицированы для выработки нейральных факторов роста (NGF). Продукция NGF такими клетками сравнима по количеству с продукцией генетически модифицированных фибробластов. Генноинженерные Т-лимфоциты были использованы как средства доставки NGF через эндотелиальный барьер между нервами и кровью с целью облегчения экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита.

Нервные стволовые клетки. Термин "нервные стволовые клетки" применим как к клеткам, которые могут произвести нервную ткань, так и к клеткам, происходящим из нервной системы. Работы, в которых исследовалась локализация нервных стволовых клеток, противоречивы и предполагают два различных местоположения в пределах взрослого мозга: эпендимальный слой, выстилающий желудочки мозга, и субэпендимальный слой, смежный с эпендимой. Было показано, что преобладающий функционирующий тип стволовых клеток существует в перивентрикулярной области взрослого мозга и обладает способностью образовывать нервные и не нервные клетки.

Нейрогенез из эмбриональных стволовых клеток. Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) способны дифференцироваться in vitro в клетки эндодермального, мезодермального и эктодермального типа, но спонтанное развитие нейрональных клеток из них довольно ограничено. Поэтому для увеличения выхода нейрональных клеток были разработаны специальные протоколы, например, индукция дифференцировки в нейрональные клетки ретиноевой кислотой (РК) и отбор их линий. Высокие концентрации РК приводят к эффективной нейрональной дифференцировке, сопровождающейся экспрессией тех же тканеспецифичных генов, белков, ионных каналов и рецепторов, которая происходит при естественном развитии и так же контролируется. Поскольку выживаемость и способность к развитию РК-индуцированных нервных клеток ограничена, были установлены специфические протоколы дифференцировки в нейрональном направлении, использующие факторы роста и внеклеточного матрикса. После формирования клеток трех первичных зародышевых листков мезодермальная дифференцировка была ингибирована удалением сыворотки, а предшественники нервных клеток были получены путем добавления в среду культивирования основного фактора роста фибробластов и индуцирующих нейрональную дифференцировку факторов. Дальнейшее применение увеличивающих выживаемость факторов, таких как нейротрофические факторы и цитокины, на конечных стадиях привело к существенному увеличению количества, улучшению выживания и сохранения дофаминергических нейронов. В будущем эти клеточные системы могут применяться: (1) для изучения определения нейрональной специфичности in vitro, (2) для фармакологической оценки при скрининге лекарств и (3) для отбора дифференцированных нервных клеток, которые могут использоваться в качестве источника клеточных и тканевых трансплантатов.

Нейрональные прогениторные клетки. Зигота тотипотентна (имеет неограниченную способность специализироваться во все ткани), но не самообновляется. Во взрослом человеческом головном мозге есть нейрональные прогениторные клетки (нервные клетки-предшественники). Нервные стволовые клетки мультипотентны (имеют способность давать начало большинству тканей организма), но самообновляются. По мере того, как они становятся нервными прогениторами, их самообновление ограничивается. Во взрослом человеческом мозге были идентифицированы и нейрональные, и олигодендроглиальные предшественники, и были разработаны методы их выделения и обогащения. В ЦНС мультипотентные стволовые клетки дают начало различным видам специфических предшественников, которые делятся ограниченное число раз прежде, чем терминально дифференцируются или в нейроны, или в глиальные клетки. Однако одно исследование показало, что определенные внеклеточные сигналы могут побудить олигодендроглиальные клетки-предшественники к возврату к мультипотентным нейрональным стволовым клеткам, которые могут самообновляться и давать начало нейронам и астроцитам, так же как и олигодендроцитам. Гиппокамп взрослого человека содержит способные к митотическому делению нервные клетки-предшественники, которые возможно селективно выделить. Выделение этих клеток позволит обеспечить клеточный субстрат для репопуляции поврежденного или дегенеративного взрослого гиппокампа. Выделенные из взрослого гиппокампа стволовые клетки по способности к развитию в функциональные нейроны центральной нервной системы сходны с клетками развивающегося мозга. Типичные синаптические структуры взрослых стволовых клеток были связаны с дендритами, аксонами и телами клеток. Взрослые клетки не только внешне выглядят как дифференцированные, но и вписываются в нервную сеть и получают синаптические импульсы от других нейронов. Это исследование показывает, что нервные стволовые клетки, полученные из взрослых тканей, также как и полученные из эмбриональных тканей, сохраняют потенциал дифференцировки в функциональные нейроны со специфическими свойствами зрелых нейронов ЦНС. Исследование факторов, управляющих судьбой взрослых нервных стволовых клеток, показывает, что астроциты, роль которых обычно считается ограниченной главным образом поддерживающей нейроны матрицей, способны давать стволовым клеткам инструкции, направляющие их развитие в нейроны. Окись азота (NO) действует как важный отрицательный регулятор пролиферации клеток взрослого мозга млекопитающих, и NO управляет делением нервных стволовых клеток во взрослом мозге. Это может сформировать основу стратегии увеличения нейрогенеза во взрослой центральной нервной системе. В настоящее время распространено мнение, что все клеточное разнообразие мозга происходит не от одного типа универсальной стволовой клетки, а от многих различных типов "мультипотентных" стволовых клеток ЦНС, каждый из которых дифференцируется в определенные типы нейронов, выполняющих разные функции.
Взрослые мультипотентные предшественники нервных клеток должны сделать выбор между самообновлением и дифференцировкой в нейроны, олигодендроциты или астроциты. В этом решении стволовой клетки важную роль играет модификация хроматина, потому что таким образом может одновременно контролироваться экспрессия многих генов. Вальпроевая кислота (VPA), ингибитор гистондеацетилазы (HDAC), в гиппокампе индуцирует нейрональную дифференцировку взрослых нервных клеток-предшественников и ингибирует их дифференцировку в астроциты и олигодендроциты. Было обнаружено, что один из генов, чья экспрессия повышается под воздействием VPA, - NeuroD, основной нейрогенный фактор транскрипции (NeuroD). Повышенная экспрессия NeuroD приводит к стимуляции нейрональной и подавлению глиальной дифференцировки. Эти результаты говорят о том, что VPA содействует нейрональному определению судьбы клеток и одновременно препятствует глиальному определению посредством индукции нейрогенных факторов транскрипции, включая NeuroD. Глубокое влияние VPA на стимуляцию нейрональной и ингибицию глиальной дифференцировки означает, что сохранение ацетилированного состояния, как показывает ингибиция HDAC, может иметь общее и преобладающее влияние на развитие нейрональной дифференцировки. В будущих исследованиях должен быть определен точный порядок и связь модификации хроматина и регуляции экспрессии генов в управлении определением судьбы взрослых мультипотентных клеток-предшественников.

Развитие стволовых клеток ЦНС человека. Стволовые клетки взрослого головного мозга подобны стволовым клеткам костного мозга, и процесс их развития называется нейропоэз. Их можно клонально размножить в культуре, обеспечив возобновимый запас материала для трансплантации. Единственная нервная стволовая клетка способна производить различные типы клеток центральной нервной системы, в том числе нейроны, астроциты и олигодендроциты. Было показано, что нейральные прогениторы могут быть получены из мозга посмертно, а также прижизненной биопсии, причем наибольшее количество – из гиппокампа и вентрикулярной зоны. Нейроны спонтанно образуются на всех стадиях, но более полная дифференцировка клеток наблюдается при замене факторов роста форсколином и ретиноевой кислотой. Дальнейшие работы в этой области могут создать альтернативу эмбрионам в качестве источника стволовых клеток.

Стволовые клетки обонятельного эпителия для трансплантации в ЦНС. Расположение стволовых клеток во взрослой ЦНС делает практически невозможным их хирургическое получении для аутологичной трансплантации. Еще больше ограничивают возможности их применения их труднодоступность и проблемы гистосовместимости. Напротив, обонятельный нейроэпителий, выстилающий обонятельную область носа, обладает способностью к постоянной регенерации и его биопсия легко выполнима. Стволовые клетки были выделены из обонятельного эпителия человеческих трупов. Эти клетки сохраняли жизнеспособность в течение 16 месяцев и могут в условиях лаборатории проходить 100 или больше циклов клеточного деления. Стволовые клетки из обонятельного нейроэпителия развиваются в нейроны или в миелин, что делает их потенциальными компонентами лечения болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона или рассеянного склероза и травм спинного мозга.

Получение клеток ЦНС из стволовых клеток ненервного происхождения. Предшественники нейронов – плюрипотентные стволовые клетки, которые могут быть получены их различных источников как в ЦНС, так и вне ее. Такие клетки обычно получают от незрелых животных, сохраняют и размножают in vitro и используют для экспериментальных трансплантаций, цель которых – заместить нейроны и миелинизирующие клетки. Нейроны могут быть получены из гемопоэтических стволовых клеток или даже из взрослых стволовых клеток жировой ткани.
Стволовые клетки костного мозга (СК КМ) как человека, так и грызунов, могут быть индуцированы к дифференцировке в нервные клетки при определенных условиях экспериментальной культуры клеток. Культивируемые в присутствии таких факторов роста, как EGF или BDNF, СК КМ экспрессируют мРНК нестина и сам этот белок, являющиеся маркерами нейральных предшественников. Такие культуры также экспрессируют кислый глиальный фибриллярный белок и нейрон-специфичный ядерный белок. Микроокружение регенерирующего спинного мозга куриного эмбриона стимулирует дифференцировку значительной части взрослых человеческих ГСК в полностью развившиеся нейроны. Это может открыть новые возможности для получения больших количеств нейронов из собственного костного мозга пациента.

Иммортализированные клетки для лечения болезней ЦНС. В настоящее время иммортализированные клеточные линии имеют наилучшую перспективу получения из них клеток, которые реально могут быть использованы в качестве терапевтических агентов. Во множестве работ сообщается, что иммортализированные нервные клетки-предшественники могут должным образом встраиваться в головной мозг млекопитающих, могут стабильно экспрессировать привнесенные в них гены и компенсировать дефицит функций на различных животных моделях неврологических заболеваний.

Трансплантация фетальной ткани. Человеческая фетальная нервная ткань может быть использована для трансплантации в стриатум пациентам с болезнью Паркинсона. Ограничивают применение этого метода этические факторы, в том числе проблема получения человеческой фетальной ткани, и необходимость иммуносупрессии для выживания трансплантированной ткани. Альтернатива – использование нервных стволовых клеток, которые перед трансплантацией в ЦНС могут пролиферировать в культуре под воздействием основного фактора роста фибробластов. Они могут дифференцироваться как в глиальные, так и в нейрональные клетки для замещения нейронов, дегенерирующих при болезнях Альцгеймера и Паркинсона. Отвечающие на эпидермальный фактор роста стволовые клетки ЦНС при трансплантации в постнатальный спинной мозг могут также развиваться в олигодендроциты. Воздействие на стволовые клетки ЦНС комбинацией различных трофических факторов может привести к более успешному приживлению трансплантата.

Нейросферы. «Нейросферой» называют гетерогенную смесь мультипотентных стволовых клеток с популяциями клеток-предшественников с более ограниченными возможностями. Нейросферы также могут быть получены из эмбрионального человеческого головного мозга и в некоторых случаях в течение долгого времени могут выращиваться в культуре. Полученные из эмбриональной, неонатальной или взрослой центральной нервной системы грызунов клетки под воздействием эпидермального фактора роста (EGF) и фактора роста фибробластов 2 (FGF-2) делятся, сохраняя способность дифференцироваться в нейроны и клетки глии. Было показано, что введение нейротрофического фактора увеличивает число нейронов, образующихся в условиях бессывороточной среды. После дифференцировки нейроны могут пережить диссоциацию и перемещение или трансплантацию в головной мозг взрослой крысы. Эта экспериментальная система обеспечивает почти неограниченный источник, богатый генетически неизмененными нейронами. Он может быть использован как для скрининга in vitro действующих на нейроны лекарственных средств, так и для потенциальной клеточной терапии нейродегенеративных заболеваний.

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...