0
7677

Моделирование органов и тканей для имплантации.Часть 2

Тканевая инженерия – это будущее медицинской науки и одновременно ее настоящее, основа регенеративной медицины. В настоящее время ведутся исследования в создании большинства органов и систем, часть технологий перешла из области экспериментальных исследований в клиническую практику. Созданы коммерческие биопрепараты для восстановления таких тканей как кожа, кость, хрящ и др.

на сайте с 14 октября 2009

Бен Бест: криоконсервация гиппокампальной пластины показала возможность сохранения жизнеспособности при витрификации

Доказательства того, что крионика может работать

Ben Best
Бен Бест (Ben Best) - Президент/Главный администратор Института Крионики, второй по величине в мире организации, занимающейся крионикой. Он - известный активист крионики и защитник продления жизни. Он часто цитируется в средствах массовой информации, и считается одним из самых хорошо осведомленных активистов в  области крионики.

Научное обоснование крионики в практике:
Очень низкие температуры создают условия, которые могут сохранить ткани на протяжении веков, включая, возможно, неврологические основы человеческого разума. С помощью процесса, называемого остекление (витрификация), ткани мозга могут быть охлаждены до криогенных температур без образования льда. Ущерб, связанный с этим процессом, теоретически обратим в том смысле, что омоложение теоретически возможно благодаря конкретным обозримым технологиям. Повреждение мозга вследствие остановки потока крови, как известно, приводит к целому ряду сложных процессов, которые занимают намного больше времени, по сравнению с 6-минутным лимитом обычных технологий реанимации. Реперфузия за 6 мин ограничивает ущерб прежде всего кровеносным сосудам, а не мозговой ткани. Апоптоз нейронов занимает много часов.Это создает окно возможностей между формальной смертью и безвозвратной потерей жизни человека и животных - предметов криоконсервации с возможностью будущей реанимации. В идеальных условиях, интервал времени между появлением симптомов клинической смерти и началом криопроцедур может быть сокращен до менее чем 1 мин, но гораздо большие задержки могут быть совместимы с выживанием. Хотя доказательства того, что крионика может работать, являются косвенными, применение косвенных доказательств является необходимым во многих областях науки.  Если сложные изменения, связанные со старением, станут обратимыми в будущем, то аналогичные сложные изменения благодаря остановке потока крови и криоконсервации также могут быть обратимыми, поэтому в будущем можно будет спасти жизнь всем, чьи медицинские потребности превышают текущие возможности (Best BP. Scientific Justification of Cryonics Practice  Rejuvenation Research. April 2008, 11(2): 493-503).

Результаты.
Бест был одним из организаторов проекта криоконсервации гиппокампальной пластины (HSCP). Задачей проекта была витрификация полученной из мозга крысы гиппокампальной пластины, которую охлаждали до  −130ºС, нагревали и испытывали на жизнеспособность. Для работы над этим проектом был специально приглашен из Украины доктор Ю. Пичугин.Результаты HSPC были изданы в апрельском выпуске 2006 года журнала КРИОБИОЛОГИЯ:

Криоконсервация срезов гиппокампа крыс с помощью витрификации.
(Cryopreservation of rat hippocampal slices by vitrification
Pichugin Y , Fahy GM , Morin R . Пичугин Y, Fahy Г.М., Морин R.
Cryobiology Volume 52, Issue 2, April 2006, Pages 228-240).
Хотя большой интерес уделялся криоконсервации незрелых нейронов для последующей терапевтической внутримозговой трансплантации, нет никаких докладов о криоконсервации образцов организованой взрослой ткани мозга, представляющих потенциальный интерес для развития фармацевтического препарата. Пичугин с соавторами сообщает о первых экспериментах по криоконсервации поперечных срезов гиппокампа зрелых крыс.
В результате экспериментов была подобрана смесь веществ для витрификации,  удовлетворяющая необходимым условиям по соотношению K (+) / Na (+) в тканях и вызывающая минимальные повреждения при витрификации. Микроскопическое исследование показало серьезные повреждения в замороженных талых срезах, но в общем от хорошего до отличного ультраструктурное и гистологическое сохранение после остекления. Результаты исследования дают первое свидетельство того, что  жизнеспособность, структура зрелого организма, сложные нейронные сети могут быть хорошо сохранены при витрификации.
Эти результаты могут помочь оценке и разработке психоневрологических  лекарств и трансплантации комплексных участков мозга для лечения мозговых заболеваний или травм.

Материалы Б. Беста о крионике
:
1. "Cryonics Topics". (секция крионики сайта Б.Беста).
2. http://www.benbest.com/cryonics/cryonics.html, 2006.

Интересная публикация:
Повреждение ДНК ядра как причина старения.
Nuclear DNA damage as a direct cause of aging
Best, BP (2009).
Rejuvenation Research 12 (3): 199–208. 
 http://www.benbest.com/lifeext/Nuclear_DNA_in_Aging.pdf.

Контакты:
www.benbest.com/
Е-mail:
feedback4@benbest.info

Маттиас Стелцнер. Создание новой слизиситой оболочки кишечника


    Доктор Маттиас Стелцнер
          Matthias Stelzner
    Должность: адъюнкт - профессор хирургии

    Место работы: Отдел Хирургии Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (University of California at Los Angeles)

    Научные интересы:
    Трансплантация стволовых клеток слизистой оболочки
    Кишечная генная терапия
    Биоинженерия кишечника
          Клинические интересы:
          Воспаление кишки
          Колоректальные болезни

Оптимальное питание важно для людей любого возраста. Но множество изменений происходит в желудочно-кишечном тракте в течение  жизни индивидуума, включая изменения в кишечной морфологии и в поглощении питательных веществ. У пожилых людей эти изменения могут значительно уменьшить кишечную функцию и внести вклад в недостаток питания или недоедание. У больных медицинские и хирургические действия могут потом ограничить или даже устранить способность поглощать питательные вещества и витамины в достаточных количествах. Пациенты, которых затрагивают эти проблемы, часто тяжело больны, и варианты лечения ограничены.
Стратегии, касающиеся серьезных, необратимых нарушений потребления пищи традиционно включают кишечную трансплантацию или непрерывное внутривенное питание. Однако, ни один из этих вариантов лечения не применяется долгосрочно. Третий подход – тканевая инженерия кишечника, и внимание  к ней увеличилось за прошлые два десятилетия. Тканевая инженерия стремится заменять дисфункциональные или недостающие кишечные ткани  имплантом, который имитирует физиологические функции кишки.
Множество групп исследователей работало в лабораториях годы, чтобы приблизиться
к функциональной замене  кишечника. Они развили методы собирания групп стволовых клеток кишечника эмбриональных или новорожденных животных, которые могут быть привиты на естественные или синтетические материалы-переносчики. Прививаемые материалы и условия роста должны были быть тщательно оптимизированы.
Сегодня, эта методология относительно стандартизирована, и это позволяет произвести новую кишечную ткань, которая напоминает натуральный кишечник во многих морфологических особенностях и функциональных характеристиках. Этот новый кишечник позволил улучшить или даже вылечивать клинические синдромы недостаточной абсорбции в исследованиях, использующих грызунов. Недавно сообщили также об успешном поколении новых кишечных тканей  больших млекопитающих. Эти внушительные успехи - важные шаги к клиническому применению технологии кишечной тканевой инженерии на людях. Изоляция достаточного числа стволовых клеток донора, способность изолировать или размножать стволовые клетки от взрослых доноров и методы производства сложных тканей с превосходными поглощающими и нейромускульными функциями - аспекты, которые будут требовать дальнейших усилий в следующие несколько лет.(источник)
 Исследование проф. Стелцнера сосредотачивается на терапии стволовыми клетками в слизистой оболочке кишечника, включая использование биоинженерных подложек, чтобы поддержать рост пересаженных клеток пациентам,  часть кишечного тракта которых была хирургическим путем удалена в результате других проблем со здоровьем.
Доктор  Стелцнер пересаживает стволовые клетки внутренней поверхности слепой кишки  в начало или проксимальное положение в кишечнике. "Можно рассматривать подвздошные клетки как парадигму для клеток проксимального кишечника, которые имеют специальные внедренные черты, то есть способность активно поглощать желчные кислоты", объясняет Стелцнер. "На данный момент мы трансплантируем кластеры стволовых клеток, так что мы извлекаем стволовые клетки, связанные с некоторыми клетками соединительной ткани. Мы показали, что при этом мы в состоянии производить образцы тканей, способные к абсорбции желчных кислот в проксимальном кишечнике. Мы можем создавать зоны, где происходит абсорбция желчных кислот  - где раньше этого  не происходило". Но у большинства пациентов, потерявших эту часть кишечника, функционально или физически, в действительности она хирургически удалена из-за воспаления, рубцов или непроходимости. "У некоторых других пациентов, подвздошная кишка используется для изготовления искусственного мочевого пузыря, когда он был удален из-за рака мочевого пузыря". Согласно Стелцнеру, в клинической практике, проблема иммунитета может быть решена с помощью лекарств или с помощью методик трансплантации костного мозга, чтобы изменить ответ. "Поскольку мы находимся в начале разработки методов наиболее эффективной изоляции стволовых клеток и получения оптимальных скоростей приживления в проксимальном кишечнике", говорит он, "сейчас мы не настолько озабочены иммунологической функцией, и мы стараемся не усложнять ". (Памела Wyngate, Интернет Новости)

Одна из последних отличительных работ
:
Трансплантация органоидов кишечных стволовых клеток генерирует функциональную слизистую оболочку кишечника и используются в терапевтических целях для улучшения усвоения питательных веществ и лечения мальабсорбции желчных кислот у крыс. Исследователи группы доктора Стелцнера предположили, что кишечные органоиды могут быть собраны и пересажены, чтобы генерировать кишечную слизистую оболочку в большом модельном животном. В группе 1, 2-х месячных гончих (N = 6) произведены аутотрансплантации кишечных органоидов, приготовленных из сегмента собственной подвздошной кишки. В группе 2, кишечные органоиды были собраны из плодов и трансплантированы 10-месячным материнским животным (N = 4).
Были собраны ткани после 4 недель и проанализированы. Большое количество
жизнеспособных органоидов было собрано в обеих группах. В группе 1, не было выявлено роста слизистой оболочки ни в одном из внедренных сайтов после аутотрансплантации ювенильных органоидов. В группе 2, рост слизистой оболочки был выявлен в 11 из 12 подложках из полигликолевой кислоты после аллотрансплантации органоидов плода. Новая слизистая оболочка похожа на нормальную собачью слизистую по структуре и составу. Трансплантация органоидов кишечных стволовых клеток может быть использована для создания новой слизистой оболочки у собак. Это первый доклад об успешном создании новой слизистой оболочки кишечника с помощью пересадки органоидов кишечных стволовых клеток большому модельному животному.(Agopian VG et al. Intestinal stem cell organoid transplantation generates neomucosa in dogs.J Gastrointest Surg. 2009).

Интересные публикации:
1.Трансплантация органоидов стволовых клеток, производящих новую слизистую
оболочку у собак.
Intestinal stem cell organoid transplantation generates neomucosa in dogs.
Agopian VG,Chen DC, Avansino JR, Stelzner M.J Gastrointest Surg. 2009 May;13(5):971-82. Epub 2009 Jan 23.
2.Сохранение клеток гладких мышц кишки основным фактором роста фибробластов.
Intestinal smooth muscle cell maintenance by basic fibroblast growth factor.
Lee M, Wu BM, Stelzner M, Reichardt HM, Dunn JC.Tissue Eng Part A. 2008 Aug;14(8):1395-402.
3.Сопоставление полиэфирных подложек для биоинженерии слизистой кишечника.
Comparison of polyester scaffolds for bioengineered intestinal mucosa.
Chen DC,Avansino JR, Agopian VG, Hoagland VD, Woolman JD, Pan S, Ratner BD, Stelzner M.Cells Tissues Organs. 2006;184(3-4):154-65.

Ключевые слова: стволовые клетки,питание.

Контакты:
VA Greater Los Angeles Healthcare
System (GLA)

11301 Wilshire Boulevard
Los Angeles, CA 90073
310-478-3711 Or 800-952-4852

Эмит Патэль

Приводит ли клеточная терапия ишемической кардиомиопатии к коррекции застойной сердечной недостаточности?


Эмит Патэль
Amit N. Patel, M.D., M.S.
Специализация: клеточная терапия сердца
Место работы: Институт МакГоан (McGowan Institute)

Научные интересы:
- терапия стволовыми клетками

- робототехническая кардиохирургия

- послеоперативное управление аритмией

- фотоокисление ткани клапана

- генная терапия рака легкого

- минимально агрессивный сердечно-лёгочный обход и лейкофильтрация

- относящаяся к пищеводу база данных

- эндоскопический сбор информации о 
сосудах

- бесшовный сосудистый анастомоз

- портативное обливание для сохранения органа

- трансплантация миобластов

Первое многоцентровое проспективное рандомизированное исследование, в котором аутологичные стволовые клетки вводились перенесшим операцию шунтирования взрослым пациентам с тяжелой сердечной недостаточностью, дало положительные результаты.
Эти данные были представлены на ежегодном заседании Американской Ассоциации
Торакальных Хирургов (Торонто, Канада). Было продемонстрировано, что у таких
больных терапия стволовыми клетками улучшает сердечную функцию и структуру
миокарда. В исследование вошли 20 человек с фракцией выброса левого желудочка
(ФВЛЖ) ниже 35% и классом сердечной недостаточности (СН) III-IV по NYHA,
которые готовились к операции коронарного шунтирования. Десяти участникам была
рандомизированно назначена терапия стволовыми клетками. У них был взят биоптат
костного мозга, из которого выделены гемопоэтические столовые клетки CD34+ и
CD45-. Во время шунтирования стволовые клетки инъецировались в 25-30 точек. Для
локализации ишемических зон миокарда и инъекций стволовых клеток проводились
предоперационные ЭхоКГ, SPECT-томография и катетеризация полостей сердца.
Остальным 10 пациентам выполнялось только шунтирование. В каждой группе было 8
мужчин и 2 женщины, среднее число шунтов - 1. Все шунты оставались проходимыми
в течение как минимум 6 месяцев.

По сравнению с контролем, в группе терапии стволовыми клетками ФВЛЖ улучшилась
при повторной оценке через 1, 3 и 6 месяцев. Так, спустя 1 месяц, в группе
терапии стволовыми клетками ФВЛЖ улучшилась с исходных 30.7% до 42.1%, в группе
контроля - с 29.4% до 36.4%. Спустя 3 месяца ФВЛЖ составила, соответственно,
45.5% и 36.5%, через 6 месяцев - 46.1% и 37.2%, соответственно. Ни в одной из
групп не отмечалось периоперационных аритмий, неврологических или ишемических
осложнений.
Кроме того, в образцах миокарда, взятых до и после операции, определялся
коннексин 43 - белковый маркер клеточных соединений, концентрация которого при
СН, как правило, снижена. Через 6 месяцев уровень коннексина был намного выше в
группе терапии стволовыми клетками, чем в контрольной группе. "Пока что мы не знаем, связано ли это повышение с появлением кардиомиоцитов из инъецированных стволовых клеток или из гибернирующих клеток миокарда", пояснили д-р Эмит Патэль и его коллеги. "Однако уже сейчас ясно, что пересадка стволовых клеток значительно улучшает функцию сердца у пациентов, перенесших шунтирование. Тем не менее, необходимо подтвердить эти результаты, определить оптимальное время инъекции, и изучить ее эффект на клеточном уровне". Полученные результаты свидетельствуют о перспективности клеточной терапии в лечении застойной СН. Это позволит перейти от паллиативного лечения к истинной нормализации функции сердца.

( Источник : Кардиосайт)  

Интересные публикации:

1. Терапия стволовыми клетками для пациентов с высоким уровнем сердечной недостаточности.
Surgical stem cell therapy for advanced heart failure patients.
Bruckner BA, Ghodsizad A, Loebe M, Beyer E, Ramchandani M, Ruhparwar A, Karck M, Burchardt ER, Patel AN, Reardon M.
Methodist Debakey Cardiovasc J. 2009;5(2):13-7.

2. Терапия стволовыми клетками для лечения сердечной недостаточности.
Stem cell therapy for the treatment of heart failure.
Patel AN, Genovese JA.Curr Opin Cardiol. 2007 Sep;22(5):464-70.

3. Хирургическое лечение застойной сердечной недостаточности.
Surgical treatment for congestive heart failure with autologous adult stem cell transplantation: a prospective randomized study.
Patel AN, Geffner L, Vina RF, Saslavsky J, Urschel HC Jr, Kormos R, Benetti F.
J Thorac Cardiovasc Surg. 2005 Dec;130(6):1631-8. Epub 2005 Oct 26.

Контакты
:
Dr. Amit N. Patel, M.D.,M.S.
Phone:(412) 648-6411
Email: patelan@upmc.edu

Джереми Брокс: тромбин - критический сигнал, связывающий ранение с регенерацией

Новые конечности для старых — уроки от тритонов

 
Профессор Джереми Брокс (Jeremy Brockes)
Место работы: Университетский Колледж, Лондон
Отдел: структурная и молекулярная биология, Отдел Биологических наук (UCL Division of Biosciences)
Должность: MRC профессор неклинических исследований

Научные интересы: клеточные и молекулярные механизмы регенерации саламандр
 Взрослые  амфибии, или саламандры, являются чемпионами по регенерации. Регенерация у взрослых позвоночных типа тритона зависит от пластичности дифференцированных клеток, остающихся на участке удаления ткани или раны. Под руководством Дж. Брокса  исследуются основные механизмы, лежащие в основе такой пластичности (особенно в скелетных клетках мышцы), а также в какой степени они могут работать в клетках млекопитающих. Второй проект направлен на понимание молекулярных основ идентичности в регенерации конечности от центра к периферии.
Основной упор делается на регенерацию конечностей, но есть также некоторая
деятельность по регенерации хрусталика.
Ведутся  работы над позиционной идентичностью в регенерации конечностей, зависимостью от регенерации нервов, а также роль активации тромбина в увязке регенерации и повреждения тканей (источник: официальный сайт UCL)

Одна из последних отличительных работ:
Получены данные, которые поддерживают гипотезу, что тромбин является критическим сигналом, связывающим ранение с регенерацией, и предлагают новую перспективу в эволюционных и филогенетических вопросах регенерации. Группа проф. Брокса  идентифицировала молекулу, которая является первым белком поверхности клетки, который будет вовлечен в местные межклеточные взаимодействия, являющиеся посредником  позиционной идентичности (Imokawa Y A critical role for thrombin in vertebrate lens regeneration. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2004 ).


Гибридная мышечная
клетка, содержащая ядра тритона и 
млекопитающих (розовые). Ядра млекопитающих возвращаются к клеточному циклу
после возбуждения таких клеток.(источник:страница проф.Брокса на сайте UCL)

Интересные публикации:
1.  Регенерация придатка у взрослых позвоночных и применение в регенеративной медицине.
 Appendage regeneration in adult vetebrates and implications for regenerative medicine.
JP Brockes and A Kumar.
 Science, 310, 1919-1923 (2005).
2. Молекулярные основы зависимости нервов от регенерации конечностей у взрослых позвоночных животных.
Molecular Basis for the Nerve Dependence of Limb Regeneration in an Adult Vertebrate.
A Kumar, JW. Godwin, PB. Gates, AA Garza-Garcia, JP. Brockes.
Science, 318, 722-727 (2007).
3. Сопоставительные аспекты регенерации животных.
Comparative Aspects of Animal Regeneration.
Jeremy P. Brockes and Anoop Kumar.
 Annual Review of Cell and Developmental Biology, 24, 525-549 (2008)

Контакты:
Тел: 020 7679 4483
Электронная почта: j.brockes@ucl.ac.uk    
Tel:   (internal 34483)
Адрес:Department of Biochemistry, University College London, Gower Street, London WC1E 6BT, UK.
Room 417, Darwin Building.

Пол Шарп: тканевая инженерия зубов

Эмбриональный зачаток зуба может развиться во взрослой окружающей среде



Професор Пол Шарп (Paul Sharpe)
Должность:Руководитель группы Зубного Института
Место работы: Королевского Колледжа Лондона
Основатель компании OdontisLimited

Научные интересы:
Молекулярный контроль развития зубов/тканевая инженерия.



Одна из последних отличительных работ:
Зубы развиваются из взаимодействий между клетками мезенхимы и эпителием, где
эпителий обеспечивает инструктивную информацию для инициирования. Основываясь
на этих начальных взаимодействиях ткани,  группой под руководством проф. Шарпа клетки
мезенхимы были заменены мезенхимой, созданной скоплением культурных незубных стволовых клеток мышей. Перекомбинации между незубной, полученной из клеток мезенхимой, и эмбриональным эпителием ротовой полости стимулируют одонтогенный ответ в стволовых клетках. Эмбриональные стволовые клетки, нервные стволовые клетки, и взрослые полученные из костного мозга клетки - все отвечали выделением одонтогенных генов. Перемещение перекомбинаций во взрослые почечные капсулы закончилось развитием
структур зуба и связанных костей. Кроме того, перемещение зачатка эмбрионального
зуба во взрослую челюсть закончилось развитием структур зуба, свидетельствуя,
что эмбриональный зачаток может развиться во взрослой окружающей среде. Таким
образом, эти результаты обеспечивают существенный прогресс в создании
искусственного эмбрионального зачатка зуба от культурных клеток, которые могут
использоваться, чтобы заменить отсутствующие зубы после трансплантации в рот
взрослого.(источник:2004,A. Ohazama et al.,Journal of Dental Research.Stem-cell-based Tissue
Engineering of Murine Teeth
.Тканевая инженерия крысиного зуба, основанная на стволовых клетках).

Интересные публикации:
1.  Транскрипционные факторы Lhx6; Lhx7 гомеодомена LIM - ключевые регуляторы развития зубов у млекопитающих.
The LIM homeodomain transcription factors Lhx6 and Lhx7 are key regulators of mammalian dentition
Myrto Denaxa, Paul T. Sharpe and Vassilis Pachnis
Developmental Biology, vol. 333, no. 2, pp. 324–336, 2009

2. Стволовые клетки зуба для регенерации и восстановления зубов.
Dental stem cells for tooth regeneration and repair
Andrea Mantesso DDS PhD & Paul Sharpe
Expert Opinion on Biological Therapy, vol. 9, no. 9, pp. 1143–1154, 2009

3. Экспрессия Scube1 во время лицевого развития мыши.
Scube1 is expressed during facial development in the mouse
Guilheme M. Xavier , Paul T. Sharpe , Martyn T. Cobourne
Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution, vol. 312, no. 5, pp. 518–524, 2009.

Контакты:
Craniofacial Development, tel 020 7188 1806, fax 020 7188 1674.
Email
paul.sharpe@kcl.ac.uk
сайт:
http://www.kcl.ac.uk/schools/dentistry/research/cell/

Джеофф Маргисон:Защита и отбор для генной терапии гемопоэтических систем


Джеффри Маргисон, Geoffry Marginson, Ph. D.
Руководитель группы канцерогенеза (Carcinogenesis Group)
Место работы: Патерсон Институт Исcледований Рака (Paterson Institute for Cancer Research) Манчестер.
Научные интересы:
Цель группы состоит в том, чтобы исследовать механизмы, с помощью которых члены семейства химических веществ, вызывающих алкилирование агентов, проявляют биологический эффект в живых организмах. Эти виды агентов присутствуют в окружающей среде, но могут также быть произведены нормальными эндогенными клеточными процессами. Их биологические эффекты включают мутацию, злокачественное преобразование (канцерогенез) и смерть клетки. Последнее применяется при использовании некоторых из этих агентов как химиотерапевтических противооопухолевых агентов. Биологические эффекты агентов,видимо, вызваны различными типами повреждения  ДНК. Процессы репарации ДНК присутствуют во всех живых организмах и защищают от потенциально смертельных эффектов эндогенного повреждения ДНК. В человеке те же эти процессы, видимо, защищают клетки от злокачественного преобразования, но, к сожалению, они могут также быть ответственны за сопротивление опухоли химиотерапии. Понимание этих процессов может поэтому внести вклад и в предотвращение, и в лечение рака.

Группа вовлечена в развивающиеся стратегии улучшения эффективности терапии
рака, с помощью влияния на конкретные процессы  репарации ДНК. Это привело к развитию PaTrin-2 , мощного ингибитора  восстанавливающего ДНК белка, O6-алкилгуанин-ДНК-трансферазы.
Группа Дж. Маргисона также идентифицировала семейство белков, которые связаны с алкилтрансферазами, которые были названы алкилтрансферазо-подобными белками,
и исследователи находятся в процессе их характеристики.

Одна из последних отличительных работ:
Ретровирусно-опосредованная поставка P140K-мутанта O (6)-метилгуанин-ДНК- метилтрансферазы (MGMT (P140K)) в гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) была предложена как средство для защиты от предельной дозы миелосупрессивной токсичности при химиотерапии, возникающей из объединения O( 6)-алкилирующих агентов (например, темозоломида) с  ингибиторами эндогенных псевдосубстратов MGMT (таких как О(6)-бензилгуанин).
Т. к. детоксикация аддуктов O (6)-алкилгуанина с помощью MGMT протекает в стехиометрических количествах, было высказано предположение, что более высокие уровни MGMT дают лучшую защиту генно-модифицированных ГСК.
Тем не менее, достижение этой цели, потенциально может быть в конфликте с нынешними усилиями в области генной терапии, которые направлены на включение слабых усиливающих элементов, чтобы избежать вставочного мутагенеза.
При использовании панели самостоятельно инактивирующихся гамма-ретровирусных векторов, которые экспрессируют ряд активностей MGMT (P140K), группой доктора Маргинсона показано, что экспрессия GMT (P140K) слабыми клеточными промоутерами /усилителями является достаточным для IN VIVO защиты / отбора после обработки
O(6)-бензилгуанином/темозоломидом.
И наоборот, самый высокий уровень активности MGMT (P140K) не способствует эффективной IN VIVO защите, несмотря на инициацию детоксикации аддуктов
O(6)-алкилгуанина.  Кроме того, очень высокий уровень экспрессии MGMT (P140K) был связан с конкурентным дефектом заселения в ГСК.Механистически, исследовательская группа показывает, что дефект клеточной пролиферации, связан с повышенной экспрессией MGMT (P140K), но не с природным типом MGMT. Этот дефект пролиферации коррелирует с повышенной локализацией MGMT (P140K) в ядре / хроматине. Эти данные показывают, что очень высокий уровень экспрессии MGMT (P140K) имеет пагубное влияние на пролиферацию клеток, приживление и химическую защиту. Эти исследования имеют непосредственное отношение к поступательным текущим клиническим исследованиям генной терапии с использованием MGMT (P140K), тогда как новые механистические результаты имеют отношение к пониманию основ репарации ДНК с помощью MGMT. (Milsom MD et al. Reciprocal relationship between O6-methylguanine-DNA methyltransferase P140K expression level and chemoprotection of hematopoietic stem cells.Cancer Res. 2008).

Ретровирусные векторы и in vivo выбор/защита преобразованных клеток костного мозга:

Репарация ДНК, поврежденной темозолоидом:

Соревновательная трансплантация клеток, содержащих MGMT, преобразованную вектором:

Очень высокая экспрессия MGMT(P140K) вызывает дефект пролиферации в клетках 32D и коррелирует с измененной субклеточной локализацией:

Преобразованные клетки 32D  с высокой экспрессией MGMT(P140K) показывают отклоняющуюся прогрессию клеточного цикла:

Интересные публикации:
1. Равная возможность экспрессии гамма-ретровирусными и лентривирусными
SIN векторами О6-метилгуанин-ДНК-метилтрансферазы в гематопоэтических
клетках.
Equal potency ofтgammaretroviral and lentiviral SIN vectors for expression of O6-methylguanine-DNA methyltransferase in hematopoietic cells.
Schambach Axel; Bohne Jens;Chandra Saurabh; Will Elke; Margison Geoffrey P; Williams David A; Baum Christopher
Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy 2006;13(2):391-400.

2. Повышение чувствительности линии человеческих раковых клеток яичников к
темозоломиду одновременным ослаблением Bcl-2 антиапоптотического белка
и ремонт ДНК O6-метилгуанин-ДНК-метилтрансферазой.
Sensitization of a human ovarian cancer cell line to temozolomide by simultaneous attenuation of the Bcl-2 antiapoptotic protein and DNA repair by O6-alkylguanine-DNA
alkyltransferase.

Barvaux Vincent A; Lorigan Paul; Ranson Malcolm; Gillum Amanda M; McElhinney R Stanley; McMurry T Brian H; Margison Geoffrey P.
Molecular cancer therapeutics 2004;3(10):1215-20.

3. Вызванная лентивирусами экспрессия мутанта MGMTP140K защищает
человеческие клетки CD34+ от комбинированной токсичности
О6-бензилгуанина, 1,3-бис(2-хлорэтил)- нитрокислоты и темозоломида.
Lentivirus-mediated expression of mutant MGMTP140K protects human CD34+ cells against the combined toxicity of O6-benzylguanine and 1,3-bis(2-chloroethyl)-nitrosourea or temozolomide.
Chinnasamy Dhanalakshmi; Fairbairn Leslie J;Neuenfeldt James; Treisman
Jonathan S; Hanson John P; Margison Geoffrey P;Chinnasamy Nachimuthu
Human gene therapy 2004;15(8):758-69.

Контакты:
gmargison@picr.man.ac.uk

Майкл Сефтон

Использование тканевой инженерии для обеспечения неограниченного снабжения тканей и органов.


Майкл Сефтон
(Michael Sefton)
Звание: профессор биомедицинской инженерии (Professor of Biomedical Engineering)
Место работы: Университет Торонто(University of Toronto), Канада

Научные интересы: клеточное инкапсулирование, ангиогенные материалы, воспаление
Исследования:
1. Трансплантация клетки / Доставка лекарств
Клетки млекопитающих могут быть микрокапсулированы в пределах биологически совместимой мембраны полимера, чтобы облегчить их трансплантацию.

Полимер, будучи проницаемым для глюкозы и других питательных веществ, позволяет клеткам оставаться жизнеспособными и функционировать нормально (например, секретировать гормоны). Однако, мембрана непроницаема к более высокомолекулярным антителам  так, чтобы клетки не отторгались при имплантации. Сохранение жизнеспособности клеток в течение
инкапсулирования (например, при воздействии на них органических растворителей)
чрезвычайно трудно, и группа проф. Сефтона, возможно, единственная группа в мире, которая может сделать это с биологически совместимым полимером. Разработанный полимер (poly HEMA-MMA)  подобен мягкому материалу контактной линзы. Научная группа занята в создании полимеров, проектировании более эффективных процессов для производства капсул и изучения того, что случается с клетками in vitro или in vivo, когда они инкапсулированы. Текущее применение включает герметизацию панкреатических
островков для лечения диабета, производящих допамин клеток для лечения болезни Паркинсона или использование генетически измененных клеток для генной терапии.
Исследовательская группа особенно интересуется модуляцией иммунного и воспалительного ответа, использующего генетически измененные клетки в этих  капсулах после внедрения.
2. Биоматериалы
Группа проф. Сефтона также исследует совместимые с кровью материалы, сгустки крови, когда они входят в контакт с синтетическими материалами. Следовательно, в подготовке
устройств, которые используются в контакте с кровью (например, искусственное сердце, пересадка тканей, относящихся к сердечно-сосудистой системе, катетеры), должны использоваться методы растворения сгустков или предотвращения их формирования. Прием антикоагулянтов (гепарина) обычно используется, чтобы предотвратить сгущение крови (однако их использование может вести к чрезмерному кровотечению). В прошлом  подход проф. Сефтона состоял в том, чтобы ковалентно остановить гепарин на материальной
поверхности, с помощью покрытия слоем поливинилового спирта (ПВА). Это было очень эффективно для предотвращения свертывания крови, но эмболизация (закупорка сосуда с терапевтической целью) и потребление тромбоцитов остаются проблемой. Поэтому исследовательская группа сосредоточилась на рассмотрении вопроса, почему ПВА является реактивным, и на развивающихся альтернативах ПВА, которые могут быть гепаринизированы, но все же не являются настолько реактивными. Цитометрия потока и другие базированные на иммунологии методики составляют основу для этих исследований. Группа проф. Сефтона также интересуется связями между коагуляцей, тромбоцитами и активацией лейкоцитов и дополнительной активацией. Это и знания о клеточной инкапсуляции ведут к исследованию механизма воспаления, связанного с биоматериалом.
3.Тканевая инженерия.
Университет Торонто является международным лидером тканевой инженерии. Здесь создаются  мультидисциплинарные команды, с основными учеными, инженерами и клиницистами, работающие над клиническими проблемами и фундаментальным пониманием этой области. Одним из принципиальных участников тканевых разработок
является проф. Сефтон.
Результаты:
Профессор Сефтон - соучредитель и главное должностное лицо по науке Rimon Therapeutics, компании биотехнологии, которая развивает новые терапевтические полимеры (TheramerTM), которые оказывают подобные лекарствам действия, но могут продаваться и регулироваться как медицинское устройство. Эти полимеры исследуются, чтобы излечить хронические раны, помочь при болезни сердца и предотвращать медицинские связанные с приборами инфекции.Терапевтический полимер Theramer, обладающий ангиогенным эффектом, содержит 45% метакриловой кислоты. Проблемы в переводе полимера в коммерческий продукт привели к созданию второго Theramer TM - матрицы металлопротеиназ (MMP) – поглотительного материала для лечения хронических ран. Оба Theramer влияют на ремоделирование принимающей ткани.

Интересные публикации
:
1. Критерии дизайна модульных конструкций тканевой инженерии.
Design criteria for a modular tissue-engineered construct.
A.P. McGuigan and M. V. Sefton,
Tissue Engineering 13(5): 1079-1089 (2007)
2. Подложка для моделирования ткани из полибутилметакрилат-ко-метакриловой кислоты), обладающая проангиогенным потенциалом in vivo.
A poly(butyl methacrylate-co-methacrylic acid) tissue engineering scaffold with proangiogenic potential in vivo.
M.J. Butler and M.V. Sefton,
 J. Biomed. Mater. Res. 82A: 265-273 (2007).
3. Влияние биоматериалов на тромбогенность клеток эндотелия.
The influence of biomaterials on endothelial cell thrombogenicity.
A.P. McGuigan and M. V. Sefton,
Biomaterials 28:2547-2571(2007).

Контакты:
michael.sefton@utoronto.ca
phone: 416-978-3088
fax: 416-978-4317
Лаборатория: Центр Доннели Клеточных и Биомолекулярных исследований (Donnelly Centre for Cellular and Biomolecular Research) 4-й этаж,416-978-6518
Офис: Donnelly Centre for Cellular
and Biomolecular Research, Room 406, 160 College Street
Почтовый адрес: Institute of
Biomaterials and Biomedical Engineering, University of Toronto, 164
College Street, Suite 407, Toronto, Ontario, Canada M5S 3G9

Бадди Ратнер: создана фибриновая подложка с оптимальной микроструктурой для применения в тканевой инженерии сердца.

Инженерия сердца



Бадди Ратнер (Buddy D. Ratner)
Звание:Профессор химической технологии и биоинженерии (Professor of Chemical Engineering and Bioengineering).

Место работы: Университет Вашингтона

Сфера научных интересов
:
Биоинтерфейсный синтез, модификация и характеристика
Разработка ткани и регенеративная медицина
Синтез и характеристика полимерных биоматериалов
Заживление, воспаление
Технологическое применение биологии к поверхностям (биоматериалы, биологическая совместимость, полимеры, разработка поверхности, самоассоциация, узнавание молекул)

В центре исследований проф. Ратнера находится использование биологии и
определенных биологических механизмов узнавания для развития нового поколения
биоматериалов для медицинского внедрения, которые заживают естественным путем в
организме и/или ведут к регенерации ткани. Концепция работы с биологией и
биологическим узнаванием открывает междисциплинарные пути исследования: анализ поверхности, разработка поверхности, материаловедение, биология,  медицина и др. Две первичные программы исследования: Моделируемые Биоматериалы Университета Вашингтона (UWEB, NSF Проектный Исследовательский Центр) и Биопроектируемые собственные ткани (BEAT, NIH грант Товарищества Исследования Биоинженерии) - платформы, обеспечивающие ресурсы и руководство для исследовательских целей.(http://www.cheme.washington.edu/people/faculty/ratner.htm)

Исследования в области моделирования тканей сердца:
Проект моделирования тканей сердца включает массированные усилия по исследованию, вовлекающие 50 ученых, работающих в девяти лабораториях. Главная цель проекта - развитие части живого бьющегося мускула сердца. Но фактически ткань, которая составляет сердце, очень сложна. Сердце имеет собственную сеть кровеносных сосудов, которая питает мышцы,  имеет нервы,  имеет поддерживающую структуру, которая дает ему силу, и все эти элементы должны быть восстановлены и регенерированы. Поэтому первая часть  программы исследований – работа над сердечной мышцей, а вторая часть, которая может занять пять – десять лет, разработка и создание живого желудочка (источник: интервью с Б. Ратнером).

Результаты:
Достигнуты определенные результаты, связанные с мышечными клетками. Например, участники проекта получили мышечные клетки, выстраивающиеся в правильные линии, которые  отпечатались на поверхности, составляющей приблизительно одну пятую диаметра человеческих волос. Мышечные клетки начали биться в синхронии - в параллельной ориентации. Другой подход - биопсия после сердечного приступа: взятие образца сердечной ткани и выращивание этой ткани, возможно, в течение 2 недель, для восстановления области, травмированной в течение сердечного приступа (источник: запись интервью с Б.Ратнером "Project to grow hearts from patient cells" программы «The World Today»  на австралийском ABC Local Radio, интервьюер: Agnes Cusack, 2000)

В BEATи UWEB, студенты проф.Ратнера  исследуют материалы для применения в тканевой инженерии сердца: новые поверхности, пористые материалы, молекулярное узнавание, поверхностную модификацию,поверхностный анализ, управляемый выпуск, воспаление, биологическую совместимость, взаимодействия клетка-материал.
Фибрин долго использовался как эффективный материал подложек, для выращивания разнообразных клеток, и тканевой инженерии. Он использовался главным образом в виде гидрогеля в разных концентрациях, чтобы обеспечить среду, в которой работа суспензии клеток перестроит волокна и установит их собственную внеклеточную матрицу. Для этих гидрогелей фибрина, что полезно во многих способах применения тканевой инженерии, гели должны культивироваться в течение долгого периода времени, чтобы увеличить их механическую прочность до уровня природных тканей. Высокие  концентрации фибриногена увеличивают механическую силу гидрогелей фибрина, но в то же самое время уменьшают способность клеток распространиться и выживать в пределах подложки. Под руководством проф. Ратнера разработан метод создания микропористой нановолокнистой фибриновой подложки, которая имеет управляемый, заданный размер, пористость и микроструктуру для применения в тканевой инженерии. Фибрин имеет многочисленные преимущества как материал подложек, поскольку он обычно используется телом как временные подложки для регенерации ткани и заживления, и может быть получен автономно. Исследователи представили здесь процесс получения подложек, который увеличивает механические свойства гидрогеля фибрина,  формирование окружающих его бусинок полиметиметакрилата, затем удаление бусинок ацетоном, чтобы формировать связанную микропористую сеть. Ацетон выполняет двойную задачу: осаждение и фиксация подложки на основе фибриногена, так же как и повышение прочности  сети при удалении бусинок полимера. Влияние концентрации фибриногена в ацетоне и времени были исследованы так же как и полимеризация с тромбином. Естественный кросслинкер, генипин, также использовался, чтобы добавить прочность подложкам, повышая модуль Юнга до
184±5 кПа после 36 ч реакции. Использование этих методов позволило произвести
микропористые подложки фибрина, которые поддерживают рост клеток и имеют механические свойства, подобные многим натуральным тканям (Michael P. Linnes et al., A fibrinogen-based precision microporous scaffold for tissue engineering. Biomaterials, 2007)


Интересные публикации:

1. Поверхностные характеристики подложек внутриклеточного матрикса.
Surface characterization of extracellular matrix scaffolds.
Brown BN, Barnes CA, Kasick RT, Michel R, Gilbert TW, Beer-Stolz D, Castner DG, Ratner
BD, Badylak SF.
Biomaterials. 2010. Jan;31(3):428-37. Epub 2009 Oct 13.
2. Депонированные в плазме поверхности тетраглима сильно уменьшают полную
адсорбцию белка крови, поверхностную активность, адгезию тромбоцитов,
прокоагулянтное действие  тромбоцитов, in vitro смещение тромбов.
Plasma-deposited
tetraglyme surfaces greatly reduce total blood protein adsorption,
contact activation, platelet adhesion, platelet procoagulant activity,
and thrombus deposition.

Cao L, Chang. M, Lee CY, Castner DG, Sukavaneshvar S, Ratner BD, Horbett TA.
J Biomed Mater Res A. 2007 Jun 15;81(4):827-37.

3. Адсорбция белка и время коагуляции гидрогелей pHEMA  с лигандами С18 для адсорбции альбумина селективно и обратимо.
Protein adsorption and clotting time of pHEMA hydrogels modified with C18 ligands to adsorb albumin selectively and reversibly.
Gonçalves IC, Martins MC, Barbosa MA, Ratner BD.
Biomaterials. 2009 Oct;30(29):5541-51.

Лекция о тканевой инженерии проф. Ратнера

Контакты:
N330J Wm. H. Foege Bldg.
Box 355061
Seattle, WA 98195-5061

Телефон: 206-685-1005

Факс: 206-616-9763

E-mail: ratner@uweb.engr.washington.edu

Комментарии

Оставить комментарий

Поделиться с друзьями

Share on Twitter