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LE Magazine en mars 2006
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Avances étonnantes dans la régénération de tissu

Par Heather S. Oliff, doctorat
Cellules souche. Groupes de cellules souche embryonnaires humaines (bleues et pourpres) sur leurs cellules de conducteur (vert). Les cellules souche embryonnaires humaines sont une source possible de cellules pour réparer le tissu endommagé dans les maladies telles que Parkinson et diabète insuline-dépendant.

Les scientifiques aux Etats-Unis, en l'Allemagne, et à d'autres pays rapportent le progrès extraordinaire en régénérant et en machinant les tissus vivants dans le laboratoire. Jusque récemment, plusieurs de ces percées médicales remarquables auraient été considérées la substance de la science-fiction plutôt que la science.

Tandis que passer une commande de les organes et les tissus synthétiques peut encore sembler comme un concept futuriste, beaucoup de chercheurs croient que les nouvelles techniques telles que produire les bibliothèques complémentaires d'ADN, la cartographie génétique, les modèles animaux de la régénération, et la recherche de cellule souche tour jour ce concept dans une réalité.

Dans ce rapport, nous discutons certaines des dernières avances dans la régénération et l'ingénierie de tissu des laboratoires de recherches autour du monde.

Types régénérateurs de cellules

La blessure appropriée guérissant est essentielle aux bonnes santés de maintien. Chez l'homme et d'autres mammifères, la plupart de blessure mène pour blesser la réparation, où le secteur de la blessure est réparé avec un matériel fonctionnel mais différent, tel que le tissu de cicatrice.

Un deuxième, une forme plus rare de réparation comporte la régénération. La régénération est distincte de la réparation parce qu'elle produit le tissu qui les deux regards et fonctions normalement. Contrairement aux animaux tels que des vers, les lézards, et les étoiles de mer qui peuvent régénérer des parties du corps, humains ne peuvent pas encore régénérer des organes, bien qu'ils puissent régénérer certains tissus tels que l'os. Induire la cellule et la régénération de tissu peut bien tenir la clé sur traiter avec succès les maladies et renverser le vieillissement chez l'homme.

Les cellules qui ne prolifèrent pas, ou se multiplient, ne peuvent pas régénérer. Les cellules souche sont des cellules non mûres de précurseur de tissu qui peuvent auto-remplacer et différencier dans les types spécifiques de cellules, selon les signaux qu'elles reçoivent de leur environnement.Les scientifiques 1 étudient maintenant deux types principaux de cellules souche : embryonnaire et adulte.

Potentiel illimité des cellules souche embryonnaires

L'utilisation des cellules souche embryonnaires est fortement controversée, depuis obtenir les cellules souche exige la destruction de l'embryon. Les cellules souche embryonnaires viennent de cinq à de huit-jour-vieux embryons. À ce stade, l'embryon est une boule des cellules plus petites qu'une pointe d'épingle, comportant un manteau externe des cellules et de Massachusetts intérieur de cellules. Les scientifiques prennent les cellules souche embryonnaires de la masse intérieure de cellules et les élèvent dans un plat où ils se multiplient, produisant du produit de départ pour la recherche étudie. Puisque chaque cellule souche embryonnaire a le potentiel de devenir n'importe quelle cellule dans le corps, les applications et les avantages potentiels de la thérapie de cellule souche sont pratiquement illimités.

Le franchissement de la recherche embryonnaire environnante de cellule souche de dilemmes moraux est primordial à l'avancement du champ. Une percée dramatique a été notée l'automne dernier dans la nature prestigieuse de journal scientifique. Les scientifiques à la technologie avancée de cellules dans Worchester, mA, ont rapporté qu'ils s'étaient développés, pour la première fois, une manière d'enlever une cellule souche embryonnaire viable simple d'un embryon sans endommager la capacité de l'embryon de se développer en organisme de plein-terme.2

Cette technique est semblable à celle utilisée généralement dans la fécondation in vitro, où des anomalies génétiques sont déterminées en extrayant une cellule avant que l'embryon soit implanté dans la femme.2 un jour il pourrait être possible que les personnes encaissent leurs propres cellules souche embryonnaires de sorte qu'un organe endommagé ait pu être remplacé par un nouvel organe développé avec leurs propres cellules.

Les cellules souche adultes tiennent également la valeur

En même temps, les scientifiques ont cru que des cellules souche adultes ont été trouvées seulement dans la moelle, le matériel mou qui remplit cavité intérieure des os. Maintenant les investigateurs ont établi que les cellules souche adultes sont présentes dans beaucoup de tissus et d'organes, et qu'elles peuvent différencier dans de nombreux types de cellules.

À la différence des cellules souche embryonnaires, les cellules souche adultes ne peuvent pas ne se développer dans aucun type de cellule ; au lieu de cela, leur différenciation est guidée par leurs origines embryonnaires et le type de tissu dans lequel ils résident.1 par exemple, les cellules souche adultes dans l'aide d'intestin grêle créent les cellules épithéliales qui rayent le lumen (à l'intérieur) de l'intestine.1 les cellules souche qu'adultes résident également dans les tissus trouvés dans la moelle épinière, du cerveau, du sang, de la moelle, de la pulpe dentaire, des vaisseaux sanguins, du muscle squelettique, de la couche épithéliale de la peau, de la cornée, de la rétine, du foie, et du pancréas.1

Puisque plusieurs de ces tissus sont compromis par le processus du vieillissement, les cellules souche adultes tiennent également le vaste potentiel d'améliorer la santé et la qualité de vie avec l'âge. Récemment, les scientifiques ont découvert que les cellules souche adultes exhibent la plasticité, signifiant que les cellules d'un tissu peuvent produire des types fonctionnels de cellules d'autre tissu. Ce phénomène peut par la suite être employé pour produire de nouveaux tissus ou organes pour la transplantation.1

LE CHANTEUR DE POP SUBIT L'OPÉRATION RÉUSSIE DE CELLULE SOUCHE

Le chanteur hawaïen Don Ho a subi une procédure expérimentale de cellule souche pour son coeur dans un hôpital de la Thaïlande en décembre 2005. Le plus connu pour « les bulles minuscules frappées par bruit, » le chanteur de 75 ans avait souffert des problèmes de coeur, y compris le manque du souffle et les arythmies, pendant environ une année avant de subir la procédure. Ho a reçu un implant de stimulateur plusieurs mois avant la procédure de cellule souche.8

La procédure expérimentale, qui n'est pas encore approuvée aux Etats-Unis, implique de multiplier des cellules souche prises du sang et de les injecter dans le coeur dans le but de renforcer l'organe. Des traitements semblables de cellule souche ont été employés en Europe pendant environ deux années, et les études approuvées par le FDA sont en cours aux USA.

Après la procédure, Ho a rapporté qu'il se sentait bien mieux et espéré retourner à l'étape bientôt.8

Régénérer un coeur endommagé

Il est bien connu que la maladie cardio-vasculaire, qui comporte des affaiblissements de coeur ou d'appareil circulatoire, soit une cause du décès et une incapacité importantes. Quand les cellules de muscle cardiaque connues sous le nom de cardiomyocytes meurent, le coeur s'affaiblit et ne peut pas pomper en tant qu'efficacement. Cardiomyocytes peut être détruit par hypertension, athérosclérose, ou crise cardiaque.1 en plus des cardiomyocytes de fonctionnement, un système cardio-vasculaire sain exige des cellules et des cellules musculaires lisses endothéliales vasculaires de former les vaisseaux sanguins qui fournissent le muscle cardiaque le sang, l'oxygène, et l'énergie. Pour beaucoup de personnes, la réparation du système cardio-vasculaire est une clé importante à la longévité.

Heureusement, les cellules souche peuvent différencier dans de nouveaux cardiomyocytes et cellules endothéliales vasculaires. Les chercheurs aux établissements prestigieux tels que Johns Hopkins, université médicale de New York, et les instituts de la santé nationaux ont examiné la première fois la capacité des cellules souche de reconstituer la fonction de coeur chez les animaux. Chez les souris et les porcs avec des crises cardiaques expérimentalement induites, des cellules souche de la moelle ont été injectées dans la circulation de coeur ou de sang.3-6 cellules souche injectées dans la circulation émigrée au secteur endommagé du coeur, préférentiellement attiré au endommagé plutôt que le tissu sain.4 les cellules souche ont stimulé la formation de nouveaux cardiomyocytes, cellules vasculaires d'endothélium, et cellules musculaires lisses, aidant à remplacer le tissu endommagé de coeur et de navire par le nouveau tissu.5 une étude ont signalé que 68% du coeur endommagé a été remplacé par le muscle cardiaque récemment formé,6 tandis que d'autres notaient que les coeurs endommagés pourraient se contracter mieux après l'infusion de cellule souche.3,5 chercheurs de Johns Hopkins ont également démontré que les cellules souche adultes humaines de moelle injectées dans une souris peuvent entrer dans le muscle cardiaque et le différencier dans des cardiomyocytes.7 ceci confirme que les cellules souche adultes humaines peuvent différencier dans de nouvelles cellules de coeur in vivo. Études cliniques de ces technologies bientôt suivies.

Une petite étude à l'université de Francfort en Allemagne a comparé l'effet de l'os moelle-dérivé et sang-a dérivé les cellules d'ancêtre, qui sont semblables aux cellules souche, dans les personnes approximativement pendant quatre jours après une crise cardiaque.9 cellules ont été placées au coeur avec un cathéter de ballon. Un « ballon » est utilisé pour bloquer le flux sanguin temporairement ainsi les cellules peuvent avoir le temps maximum de contact avec le coeur endommagé. Au suivi de quatre mois, les patients démontrés ont amélioré la fonction ventriculaire gauche de coeur, normalisation complète de réservation coronaire de flux sanguin, et ont amélioré le contractibility du muscle cardiaque atteint d'un infarctus. Les deux sources de cellules étaient également efficaces. Un groupe de patients qui n'ont pas reçu la thérapie cellulaire n'a pas rapporté les améliorations semblables.Le suivi de 9 long terme est nécessaire pour déterminer si ces avantages persistent au delà de quatre mois.

Deux autres petites études cliniques entreprises en Allemagne ont employé la méthode de cathéter de ballon pour injecter (le donateur et le destinataire sont la même personne) les cellules souche autologous de moelle directement dans la zone endommagée d'infarctus dans les patients qui avaient souffert une crise cardiaque pendant cinq à neuf jours plus tôt. Aux fins de la comparaison, quelques patients ont été soignés avec la thérapie standard au lieu de la thérapie de cellule souche. Après trois mois, le groupe de thérapie de cellule souche a démontré une diminution significative dans la taille de la région d'infarctus, aussi bien qu'une augmentation de fonction ventriculaire gauche.10,11 les chercheurs ont conclu que la thérapie de cellule souche autologous est sûre et efficace en soutenant la régénération du tissu myocardique et de la fonction.11 une autre étude semblable ont rapporté des résultats positifs, bien que les chercheurs aient employé une méthode différente de fournir les cellules souche autologous de moelle avec un cathéter (petit tube) qui a été placé au coeur par une piqûre dans l'artère fémorale (de cuisse).12

Des tests cliniques randomisés et commandés sont considérés l'étalon or en évaluant l'efficacité des technologies innovatrices. Les chercheurs ont conduit le test clinique d'abord randomisé et commandé de la thérapie de cellule souche à la Faculté de Médecine de Hannovre à Hannovre, Allemagne, en 2004. Moins de cinq jours de souffrir une crise cardiaque, des patients ont été aléatoirement affectés pour recevoir la thérapie médicale standard seul ou en combination avec les cellules souche autologous de moelle injectées dans l'artère liée à l'infarctus. La fonction ventriculaire gauche s'est améliorée de 7% dans le groupe de thérapie cellulaire et par moins de 1% au groupe témoin. Le transfert d'Intracoronary des cellules souche de moelle semble ainsi améliorer la fonction de coeur après crise cardiaque.13 enquêtes postérieures sont indiquées pour déterminer si la thérapie de cellule souche peut également améliorer des taux de survie suivant l'infarctus du myocarde.

Vue dorsale des nerfs des systèmes nerveux centraux et périphériques.

Traitement des déficits de système nerveux central

Un spot publicitaire à la télévision remarquable des années 1980 dépeint le cerveau comme oeuf, et un oeuf grésillant dans une poêle comme « cerveau sur des drogues. » Le but du message publicitaire était d'avertir que les visionneuses qu'un cerveau « a faites cuire » par des drogues pourrait être endommagé au delà de la réparation. Cette campagne a reflété la connaissance médicale du temps, qui a prétendu que les cellules du cerveau et de la moelle épinière appelés les neurones ne pouvaient pas régénérer, et ainsi que des neurones morts ont été allés pour de bon.

Aujourd'hui, cependant, les scientifiques comprennent que quelques parties du cerveau peuvent régénérer, et que les nouveaux neurones peuvent se développer à partir des cellules souche neurales.Les cellules souche 1 neurales peuvent également provoquer les cellules critiques de soutien de système nerveux appelées des oligodendrocytes, des astrocytes, et les cellules glial. Les scientifiques croient cela à l'avenir, des thérapies de cellule souche peuvent pouvoir traiter des conditions de système nerveux telles que la maladie de Parkinson, les dommages de cerveau et de moelle épinière de la course ou le traumatisme, la maladie de Huntington, la sclérose en plaques, l'épilepsie, et la sclérose latérale amyotrophique (Lou Gehrig's Disease).

Les scientifiques étudient maintenant trois avenues principales de régénération de système nerveux central : 1) cellules souche neurales croissantes un plat et en les implantant dans le corps après qu'ils aient différencié dans les cellules nécessaires ; 2) implantant les cellules souche neurales directement dans le corps où elles peuvent différencier dans les cellules nécessaires ; et 3) trouvant les facteurs de croissance et les hormones qui peuvent signaler les propres cellules souche neurales du patient pour différencier.1 puisque les cellules souche exigent des répliques environnementales pour guider quel type de cellules elles deviendront, les chercheurs étudient comment manoeuvrer les signaux qui déterminent le comportement de cellule souche. La capacité d'employer les cellules souche neurales peut dépendre de la capacité des scientifiques de modifier de tels signaux.

Dans une étude récente à l'Université de Californie, Irvine, chercheurs a incité les cellules souche embryonnaires humaines à différencier dans des cellules d'ancêtre d'oligodendrocyte dans le laboratoire. Les Oligodendrocytes aident à former la gaine myélinique qui isole des neurones. La perte de cette gaine myélinique peut contribuer au mouvement altéré suivant la blessure de moelle épinière. Quand les cellules ont été transplantées dans des rats avec des blessures de moelle épinière, les animaux ont démontré une restauration de myelin endommagée par la blessure, et ont regagné leur capacité de marcher.14 cette conclusion prometteuse offre l'espoir que les thérapies de cellule souche peuvent personnes d'aide jour qui souffrent des blessures de moelle épinière pour regagner des habiletés motrices perdues, telles que la capacité de marcher.

DES SOURIS ET DES HOMMES : CELLULES SOUCHE HUMAINES TRANSPLANTÉES DANS DES CERVEAUX DE SOURIS

Dans un développement d'inauguration dans le domaine de la recherche de cellule souche, les investigateurs à l'institut de Salk pour les sciences biologiques dans La Jolla, CA, Ont prouvé que les cellules souche embryonnaires humaines implantées dans les ventricules de cerveau des souris embryonnaires peuvent différencier dans les neurones humains mûrs et actifs qui intègrent avec succès dans le cerveau adulte de souris.

Tandis que les cellules souche embryonnaires humaines peuvent théoriquement se développer en n'importe quel genre de cellule, la différenciation de ces cellules avait été précédemment démontrée seulement dans la culture ou dans la formation de teratoma (tumeur). Les chercheurs de la Californie ont également indiqué que les signaux qui stimulent la différenciation neurale sont semblables entre différents mammifères.15

Les chercheurs ont injecté 100.000 cellules souche embryonnaires humaines dans les cerveaux de 14 embryons d'un jour de souris. Les souris étaient nées avec environ 0,1% de cellules humaines dans leurs cerveaux. Cette étude représente une étape importante en surmontant le défi technique de le moment où injecter des cellules souche dans des destinataires. Les résultats suggèrent que les cellules souche embryonnaires humaines mûrissent pareillement aux cellules qui les entourent.15

Ce nouveau modèle, combinant des caractéristiques des souris et des hommes, permettra au développement neural humain d'être étudié dans un environnement vivant, et peut mener à de nouveaux modèles pour étudier les maladies neurodegenerative et psychiatriques humaines. En plus, ce modèle a pu expédier le procédé de dépistage pour les agents thérapeutiques.15

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