Bevezetés

A különböző kutatási területeken, beleértve a fejlődésbiológiát, az őssejtbiológiát és a szövettechnológiát, elért számos előrelépés megkönnyítette a regeneratív orvoslást. A regeneratív orvoslás első generációja az őssejt-transzplantációs terápia, amely szövetből származó őssejteket, embrionális őssejteket (ES) vagy indukált pluripotens őssejteket (iPS) használ . A csontvelő-átültetés például már a leukémia és a hipoplasztikus anémia gyakori kezelésévé vált. Ezenkívül mind az ES-sejtek, mind az iPS-sejtek számos betegség és sérülés, többek között a leukémia, a Parkinson-kór és az Alzheimer-kór, a szívinfarktus, a cukorbetegség, a májbetegség és számos más állapot kezelésére folynak klinikai kísérletek. A szövetregenerációt a regeneratív orvoslás második generációjaként pozícionálják, és számos termék, többek között bőr és porc, már a piacon van. Továbbá a világ első szövetregenerációs terápiája, amely a betegből vagy névtelen donorból származó iPS sejteket használ, jelenleg egy klinikai kísérletben vizsgálják az időskori makuladegeneráció gyógyítására.

A regeneratív terápia következő generációja a komplex háromdimenziós szerkezetű, több sejttípusból álló teljes szerveket célozza meg. Ebben az évtizedben az őssejtbiológia és a fejlődésbiológia területén elért eredmények új lehetőségeket biztosítottak a funkcionális szervek regenerálására. Az embrionális fejlődés során a szervek a megfelelő szervcsírákból keletkeznek, amelyeket a sors által meghatározott epithelialis és mesenchymalis őssejtek kölcsönös kölcsönhatásai indukálnak az egyes szervképző mezők szerint (1a. ábra) . A funkcionális szervregenerációt először 2007-ben sikerült elérni egy újszerű sejtmanipulációs módszer kifejlesztésével, amellyel egy embrionális szervcsírából izolált epiteliális és mesenchymális őssejtekből izolált, szervinduktív potenciállal rendelkező biotechnológiás szervcsírát hoztak létre (1b. ábra) . Ez az úttörő tanulmány és az azt követő tanulmányok többféle ektodermális szerv teljesen működőképes regenerációjáról számoltak be, bizonyítékot szolgáltatva a funkcionális szervregeneráció koncepciójára .

A következő paradigmaváltás 2008-ban következett be az organoidok felfedezésével, amelyeket a pluripotens őssejtekből, például ES- és iPS-sejtekből, valamint szöveti őssejtekből származó sejtaggregátumban szervképző mező indukálásával hoztak létre (1c. ábra) . Gyakorlatilag az organoidok minden típusa létrehozható, beleértve a központi idegrendszer organoidjait is (pl. agykéreg, agyalapi mirigy, látócsésze és belső fül) . Bár az organoidok megjelenése technológiai áttörést jelent, és ma már számos alapbiológiai és klinikai alkalmazásban alapvető eszközként szolgálnak, az organoidok még mindig csak részben képesek reprodukálni az eredeti szervek szerkezetét és működését. Ezért az eddig létrehozott egyetlen organoidok többsége egy teljes szerv korlátozott és/vagy részleges funkcióit tudta helyettesíteni, és ezért jelenleg miniszerveknek tekinthetők. A közelmúltban sikeresen fejlesztettek ki nyálmirigyorganoidokat, amelyek ortotópiás transzplantációval teljesen működőképes szervregenerációt mutatnak . Mivel az ektodermális szervek fejlődésének elvei hasonlóak más szervekéhez, fontos az ektodermális szervregeneráció mélyebb megértése más szervek teljes funkcionális regenerációjának elérése érdekében (1a. ábra). Továbbá, egy integumentáris szervrendszer (IOS) in vivo organoid módszerrel történő regenerációja egyértelműen bizonyította a szervrendszerek regenerációjának lehetőségét .

Ebben az áttekintésben ismertetjük a különböző őssejtpopulációk és a fejlődésbiológián és őssejtbiológián alapuló stratégiák felhasználásával történő szervregenerációban elért legújabb eredményeket, és megvitatjuk a szervpótló terápia, mint a szervregeneratív orvoslás következő generációjának jövőbeli irányait.

Háromdimenziós sejtmanipulációs módszer, a szervcsíra módszer kifejlesztése embrionális sejtek felhasználásával

A kutatók több évtizede próbálnak szerveket regenerálni funkcionális sejtek, vázanyagok és fiziológiailag aktív anyagok kombinálásával, szövetszerkesztési technikák segítségével . Bár ezek a korábbi tanulmányok bizonyos mértékben hozzájárultak a szervregenerációhoz, jelentős aggályok merültek fel az ezekből a tanulmányokból származó eredményekkel kapcsolatban, mint például a szervindukció alacsony hatékonysága és a regenerált szerv irányának és méretének ellenőrizhetetlensége. Az őssejt- és fejlődésbiológia fejlődésével az elmúlt 30 évben előrelépés történt az organogenezis magzati stádiumban történő reprodukciója terén. A szervregeneráció fejlődési folyamata a szervcsíra indukciójával kezdődik a szervmezőben a korai fejlődés során a testterv kialakulása után kialakuló epiteliális-mesenchymális kölcsönhatások révén. A szervcsírák regenerálására szolgáló sejtmanipulációs technikákat fejlesztettek ki az évek során, de a funkcionális szervek fejlődésének és regenerálódásának teljes reprodukcióját nem sikerült elérni .

A szervcsíra-módszernek nevezett biomérnöki módszert fejlesztettünk ki a szervcsíra epiteliális és mesenchymális kölcsönhatásokon keresztül történő indukciójának reprodukálására a korai fejlődési szakaszokban . Az egér embrióból izolált epithelialis és mesenchymalis sejteket nagy sejtsűrűségben kompartmentalizáltuk egy I-es típusú kollagén gélben, hogy elérjük az organogenezis során lejátszódó folyamatok pontos reprodukálását. Ezzel az újszerű módszerrel többféle ektodermális szerv, például fogak, szőrtüszők és szekréciós mirigyek funkcionális regenerációját figyeltük meg .

Teljesen funkcionális biotechnológiával előállított fogak

3.1. A fogak fejlődése

A fogcsíra fejlődésében a foglemez kezdetben megvastagszik (lamina stádium) (2a. ábra). A fogcsíra kifejlődik és kölcsönhatásba lép a szájnyálkahártya hámjával és a mesenchimával. Ezt követően egerekben a 11-13. embrionális napon (ED) epiteliális jelek indukálják a hám megvastagodását a fog jövőbeli helyén és az ezt követő epiteliális bimbózást (bimbó stádium) a mögöttes neurális gerincből származó mesenchyma felé. A 13-15. ED-nél a zománccsomó a dentális papilla kialakulásáért és fenntartásáért felelős jelzőközpontként működik. Az elsődleges zománccsomók a fogbimbóban alakulnak ki, és a fogbimbóból a sapka stádiumba való átmenet során jelennek meg. A 17-19. ED-nél a fogcsíra epiteliális és mesenchymális sejtjei terminálisan differenciálódnak . A mesenchima is differenciálódik a fogpép és a parodontális szövetekké, amelyekből a cementum, a parodontális ligamentum és az alveoláris csont lesz. A foggyökérképződés a fogkorona kialakulása után indul meg, és az érett fogak kitörnek a szájüregbe.

3.2. Teljesen működőképes fogregeneráció

A fogszuvasodás, a parodontális betegség vagy trauma miatti fogvesztés alapvető problémákat okoz a megfelelő szájműködésben, és szájüregi és általános egészségügyi problémákkal jár . A fogvesztés utáni okkluzális funkciók helyreállítását célzó hagyományos fogászati kezelések a fogak mesterséges anyagokkal történő pótlásán alapulnak, mint például a rögzített vagy kivehető fogpótlások és a hídépítés. Bár ezeket a mesterséges terápiákat széles körben alkalmazzák a fogászati rendellenességek kezelésére, az okklúzió helyreállítására azért van szükség, mert a fogak a környező izmok okkluzális és ortodontikus erejével koordinálódnak, és a stomatognatikus rendszer integritását az okkluzális rendszer létrehozása tartja fenn az állkapocs növekedése során a születés utáni időszakban . A szövetregeneráció terén a közelmúltban elért eredmények lehetővé tették a kutatók számára a biológiai fogak funkcióinak fokozását azáltal, hogy megkönnyítik az alapfogak fejlődését a csont átépítésével és segítik a káros ingerek érzékelésének képességét .

Amint azt korábbi tanulmányunkban kimutattuk, egy biotechnológiával előállított fogcsíra a megfelelő fogszerkezetté fejlődik és sikeresen kitör a szájüregben az elveszett fog régiójába történő transzplantáció után (2b. ábra) . A transzplantált, érett fogból álló, biotechnológiával létrehozott érett fogcsíra, parodontális ligamentum és alveoláris csont átültethető a fogvesztés régiójába a recipiensben történő csontintegráció révén (2c. ábra) . A biotechnológiával létrehozott fog a sikeres csontintegráció révén fenntartja a kölcsönhatást a biotechnológiával létrehozott fogegységből származó parodontális ligamentummal és alveoláris csonttal. A biotechnológiával létrehozott fogkomponensek zománcának és dentinjének keménysége a Knoop-féle keménységi teszttel elemezve a normál tartományon belül volt. A jövőre nézve fontosnak tartják a fogforma ellenőrzését. A fogak úgy jönnek létre, hogy a mesenchimát a testtervnek megfelelően irányítják a fejlődési folyamat során. Ami a fog morfológiai irányítását illeti, a fog szélességét az epiteliális és a mesenchymális sejtrétegek közötti érintkezési terület, a fogcsúcsok számát pedig a Shh expressziója irányítja a belső zománc epitéliumban . Ez a biotechnológiás fogtechnológia hozzájárul a teljes fogat helyettesítő regeneratív terápia, mint újgenerációs terápia megvalósításához.

Teljesen funkcionális biotechnológiás szőrtüsző

4.1. Az újgenerációs fogtechnológia a teljes fogat helyettesítő regeneratív terápia megvalósításához. Szőrtüsző fejlődése

Az egerek hátán négy különböző szőrtípus található, amelyeket őrző-, áfonya-, auchene- és cikcakkszőrszálaknak minősítenek. A szőrtüszők fejlődése az egér háti bőrében a mesenchymasejtek sorsmeghatározásával kezdődik körülbelül ED 10,5-nél, ami a dermális kondenzátum kialakulását eredményezi. A dermális kondenzátum és a felette lévő epidermisz közötti kölcsönös kölcsönhatások vezetnek a szőrtüsző indukciójához (3a. ábra). Miután a szőrtüsző placode kialakult, a szőrtüsző fejlődése három hullámban történik, kezdve az őrszőrzet kialakulásával ED 14,5-nél, amelyet az awl és auchene szőrzet követ ED 17-nél, majd a zigzag szőrzet születéskor. A szőrtüszőhám alsó vége, amely egy kondenzált bőrsejt köré tekeredik, alkotja a szőrmátrix csíráját. A kondenzált bőrsejt bőrpapillát képez, amelyet a szőrtüsző mesenchymális őssejtek niche-jének tartanak, és a hajmátrix differenciálódását indukálja, és kialakítja a szőrtüsző belső gyökérhüvelyét és a hajszálat. A dudor régió szintén epithelium őssejt niche-t képez, és egyidejűleg kapcsolódik az idegrostokhoz és az arrector pili izomhoz (3a. ábra) .

4.2. Teljesen működőképes szőrtüsző regeneráció

A szőrszerv biológiai funkciói a hőszabályozás, az UV sugárzás elleni fizikai szigetelés, a vízszigetelés, a tapintásérzékelés, a káros ingerekkel szembeni védelem, az álcázás és a szociális kommunikáció . A hajhullás rendellenességei, mint például a veleszületett szőrtüsző diszplázia és az androgenetikus alopecia, pszichésen zavaróak és mindkét nem életminőségére negatív hatással vannak . A jelenlegi farmakológiai kezelések nem elegendőek a hajhullás, például a veleszületett szőrtüsző-diszplázia vagy az areata alopecia ideális kontrolljának eléréséhez. Megnőtt az igény a hajhullás regeneratív terápiáját lehetővé tevő biomérnöki technológiák kifejlesztésére.

A hajciklusban a szőrtüszőcsírák periodikusan újraképződnek, és a szőrtüszők regenerálására képes epiteliális és mesenchymális őssejtek még felnőttekben is jelen vannak. Ezért ez a szerv az egyetlen olyan szerv, amelynek újraképződő csírái felnőtt eredetű sejtekből regenerálhatók. Autológ szőrtüsző-transzplantációról számoltak be, amelynek során egyetlen szőrtüszőt izolálnak az egészséges fejbőr régiójából, és átültetik a férfias alopeciában szenvedő betegekbe, és az átültetett szőrtüszők megőrzik jellemzőiket . Számos kutató szerint a bőrben lévő bőrsejtek cseréje mesenchymális sejtekkel, amelyeket a hajhagymában lévő felnőtt hajhagymákból gyűjtenek, új szőrtüsző képződést indukál . A környező szövetekkel együttműködve működő szőrtüszők regenerációja azonban nehéz. Csoportunk nem csak embriókból, hanem felnőtt egerekből is izolált, gumóból származó hámsejtek és bőrpapilla sejtek felhasználásával rekonstruált egy biotechnológiával előállított szőrtüszőcsírát, amely mesenchymális őssejteket tartalmaz (3b ábra) . Az ortotópiás transzplantációt követően a biotechnológiával előállított szőrtüszőcsírák érett, megfelelő szerkezetű szőrtüszőkké fejlődnek, és egész életük során hajat termelnek (3c. ábra). Ezenkívül a regenerált szőrtüszők hatékonyan kapcsolódtak a környező gazdaszövethez, és acetilkolin beadására reagálva pilomotoros reflexet mutattak (3d. ábra). Ez a vizsgálat bizonyította, hogy a felnőtt szőrtüszőkből izolált szöveti őssejtek képesek emberi szőrtüszőkké fejlődni a regeneratív orvoslás területén.

Teljesen működőképes biotechnológiával előállított szekréciós mirigyek

5.1. Teljesen működőképes szekréciós mirigyek

. Nyál- és könnymirigyek fejlődése

A nyál- és könnymirigyek, beleértve a nyálmirigyeket és a könnymirigyeket, létfontosságúak a száj- és szemfelszín mikrokörnyezetének védelmében és az élettani funkciók fenntartásában. A kiválasztó mirigyek kölcsönös epiteliális-mesenchimális kölcsönhatásokon keresztül fejlődnek . A nyálmirigyeket három fő típusba sorolják: a fültőmirigy (PG), a submandibuláris mirigy (SMG) és a nyelv alatti mirigy (SLG). Az SMG a hámnak a mesenchymális régióba történő invaginációjával fejlődik az ED 11-en. Az invaginált hámszövet burjánzik, és hámszárat képez (4a. ábra) . A terminális rügy egy hasadék kialakulásával és az ED 12,5-14,5 ED-ről történő megnyúlási és elágazási folyamat megismétlésével elágazó struktúrát képez . A terminális gumók acináris sejtekké differenciálódnak, és a 15. ED-n érnek a titkárfehérjék szintézisére . Ezzel szemben a könnymirigy szintén a hám invaginációján keresztül fejlődik a szem temporális régiójában a szem 12,5. ED-nél egy mesenchymális zsákba. A lekerekített hámrügyek a felső kötőhártya fornixba tömörülnek, amelyek aztán a környező mesenchymába invaginálódnak . A könnymirigy csíra a szár megnyúlása és a hasadékképződés morfogenezise révén elágazásokat képez. A könnymirigy alapvető szerkezetét az ED 19 .

5.2. Az adatokat átlag ± s.e.m.

5.2. Nyál- és könnymirigyek regenerálódása

A szájszárazság és a szemszárazság gyakori tünetek. A nyálmirigy betegségek közé tartoznak a nyáldaganatok, az obstruktív rendellenességek, a fertőzések és a szisztémás betegségek tünetei, mint például a Sjögren-szindróma, a limfóma és a metabolikus betegségek . Ezek a betegségek a könnymirigyeket is érintik, ami szemszárazságot eredményez . Az ezen exokrin mirigyekkel kapcsolatos működési zavarok és rendellenességek az életminőség általános romlását eredményezik. A száj- és szemszárazsággal jellemezhető betegségek jelenlegi terápiái azonban csak a tüneteket kezelik. Ezek a terápiák csak átmeneti hatást fejtenek ki, és nem fordítják vissza az exokrin mirigyek diszfunkcióját.

A mi csoportunk célja jobb kezelések kifejlesztése volt az ED 13.5-14.5 egér embrionális nyálmirigy csírákból származó epiteliális és mesenchymális sejtekből származó biotechnológiás nyálmirigy csíra rekonstruálásával az általunk kifejlesztett szervcsíra módszerrel (4b ábra) . A natív nyálmirigyek eltávolítását követő ortotopikus transzplantációt követően a biotechnológiával előállított nyálmirigycsíra érett nyálmiriggyé fejlődött, és megfelelő kapcsolat alakult ki a gazdaszervezet nyálcsatornája és a biotechnológiával előállított nyálcsatorna között (4b. ábra). Ez az eljárás a befogadó egérben egy összekapcsolt nyálmirigy-csatorna kialakulásához vezetett, a természetes nyálmirigyhez hasonló acináris szöveti struktúrákkal (4c. ábra). A biotechnológiával létrehozott SMG regenerálta a serosus acinus sejteket és természetes szervszerkezetet mutatott. Ezekben a biotechnológiával előállított nyálmirigyekben idegbejutást is észleltünk, és a nyálelválasztást a nyálmirigyben citromsavval történő ízlelőbimbó-stimulációval indukáltuk (4d. ábra).

Egy biotechnológiával előállított könnymirigycsírát is rekonstruáltunk ED 16,5 egérembrió könnymirigycsíráiból származó epiteliális és mesenchymális sejtekből. A biotechnológiával létrehozott könnymirigycsíra, amelyet az organ csíra módszerrel hoztunk létre, sikeresen ment át elágazó morfogenezisen. A transzplantációt követően ezek a mirigyek in vivo érett szekréciós mirigystruktúrákká fejlődtek. Ezek az eredmények megerősítették a biotechnológiával előállított szekréciós mirigy regenerálásának lehetőségét szervcsíra-transzplantációval.

Organoidok mint miniszervek generálása pluripotens őssejtekből

A szervek részleges szerkezetét és funkcióját reprodukáló organoidokat multipotens őssejtekből generálták azon koncepció alapján, amely az embrionális organogenezis során egy szervképző mező indukciós folyamatát reprodukálja az azt követő önszerveződéssel. Ezt az indukciót a citokinek különböző kombinációinak alkalmazásával értük el, amelyek utánozzák az embrióban zajló mintázódást és pozícionálást. Ezt a koncepciót először egy látócsésze organoid sikeres generálásával bizonyították ES-sejtekből . Ezt követően különböző organoidokat indukáltak az egyes szervképző mezőkben, mint például a retina , az agyalapi mirigy , az agyvelő , a belső fül és a szőrtüsző a fej mezőben; a pajzsmirigy és a tüdő a mellkas mezőben; és a vékonybél , a gyomor és a vese a hasi mezőben .

A felnőtt szöveti őssejtek, mint például a bél , a tüdő , a gyomor és a hasnyálmirigy őssejtjei , szintén képesek organoidokat létrehozni a niche önszerveződése révén, amelyek részben reprodukálni tudják az eredeti szöveti szerkezetet. Bár az organoid definíciója az eredettől függően (pluripotens őssejtek vagy szöveti őssejtek) kissé eltérő, az organoidok részben reprodukálják a szerv vagy szövet szerkezetét, és korlátozottan kis méretűre tudnak nőni, ezért mini-szerveknek tekinthetők. Ezért a biotechnológiával előállított szervcsírával ellentétben egy organoid nem képes önmagában, ortotópiás transzplantációt követően teljesen helyettesíteni az eredeti szervek funkcióit; azonban több organoid ortotópiás és heterotópiás transzplantációja részben helyreállíthatja a szervfunkciókat.

A közelmúltban sikeresen regeneráltunk egy teljesen működőképes nyálmirigyet egér ES sejtekből in vivo (4e,f ábra) . Az organoidképzés általános módszerét alkalmazva a nyálmirigy primordiumát organoidként hoztuk létre egy szervképző mező (azaz az orális ektoderma) indukciója révén, amelyet aztán ortotópikusan transzplantáltunk. A transzplantált organoid érett nyálmiriggyé fejlődött a megfelelő szöveti szerkezettel, például acinusszal, és megfelelő kapcsolatokat alakított ki a környező szövetekkel, beleértve a PG-járatot és az idegeket. Ezenkívül a regenerált nyálmirigy nyálat szekretált a citromsavval történő ízstimulációra válaszul, ami az eredeti nyálmirigy teljes funkcionális helyreállítását bizonyítja az organoid ortotópos transzplantációját követően (4f. ábra). Ezek a vizsgálatok egyértelműen bizonyítják a funkcionális szervregeneráció megvalósíthatóságát organoidok segítségével, amelyeket multipotens őssejtek, nem pedig embrionális, szervindukciós potenciállal rendelkező őssejtek szervképző mezőjének indukálásával hoztak létre. A nagy szervek, például a máj és a vese megfelelő méretűre növesztését lehetővé tevő újszerű in vitro tenyésztési rendszer kifejlesztése a következő kutatási téma kell, hogy legyen a szervregeneráció elérése érdekében.

Háromdimenziós IOS regenerálása iPS sejtekből

A több szerv, együttesen szervrendszernek nevezett szervek, például a központi idegrendszer, a keringési rendszer, az emésztőrendszer és az IOS összehangolt működése létfontosságú a homeosztázis fenntartásához a szervezetben . Ezért a teljes szervrendszer regenerálása a következő kihívás a regeneratív orvoslás területén. Az IOS a szervezet legnagyobb szervrendszere. Ez a rendszer számos szervet tartalmaz, mint például a szőrtüszőket, a faggyúmirigyet és a verejtékmirigyet, a bőrszöveten kívül, amely a felhámból, a bőrből és a bőr alatti zsírból áll. A bőr szervrendszere fontos szerepet játszik a homeosztázisban, például a nedvesség és a faggyú kiválasztásában, valamint az ultraibolya fénytől és a szőrszálak külső ingerléstől való védelmében. A bőr súlyos égési sérülése életveszélyes. A veleszületett rendellenességek és a bőrfüggelékek elvesztése jelentősen befolyásolja az életminőséget, bár részleges regeneratív orvosi kezelés epidermális lapokkal lehetséges. Az epidermiszből és dermiszből álló mesterséges bőr létrehozásáról, valamint a szőrtüszőszervek sejtmanipulációval történő regenerálásáról már beszámoltak. Mindazonáltal egyetlen bőr szervrendszert sem sikerült regenerálni.

A közelmúltban sikeresen regeneráltuk az IOS-t egér iPS sejtekből származó embrioid testekben (EB-k) szervképző mező indukálásával (5a. ábra) . Az EB-k szubrenális kapszulába történő transzplantációját követően a bőrfüggelékek, köztük szőrtüszők, faggyúmirigyek és szubkután zsírszövet generálódását igazoltuk a biotechnológiával létrehozott IOS-ben, tumorigenezis nélkül (5b,c ábra). Továbbá a regenerált szőrszálak száma és sűrűsége a biotechnológiával előállított IOS-ben megegyezett a természetes szőrszálakban találtakkal, ami arra utal, hogy az organogenezis az IOS-ben a normális fejlődéshez hasonló módon zajlott le. A szubrenális kapszulában létrehozott biotechnológiával előállított IOS teljesen működőképes volt a meztelen egerek hátsó bőrére történő transzplantációt követően, amit az ismétlődő szőrciklus is bizonyít (5d. ábra). Ez a vizsgálat igazolta a szervrendszer in vivo regenerációjának koncepcióját. A gyakorlati alkalmazás szempontjából kívánatos egy új stratégia a szervrendszer in vitro generálására. Az egyik ilyen stratégia lehet a többféle típusú organoidok részekként történő összeállítása. Az organoidok konfigurációjának szabályozására és in vitro termesztésére irányuló kutatás lesz a következő irányzat a regeneratív orvoslás területén.

Következtetés és jövőbeli kilátások

A szervregenerációnak a biomérnöki technológiából kiinduló tanulmányai ebben az évtizedben nagy lépéseket tettek a szervregeneratív terápia megvalósítása felé az őssejtbiológia és a fejlődésbiológia fogalmainak beépítésével. Az organoid vizsgálatok eredményei alapján gyakorlatilag minden miniszerv létrehozható akár pluripotens őssejtekből, akár szöveti őssejtekből, eloszlatva a szervregenerációs terápia sejtforrásával kapcsolatos aggályokat. Az ektodermális szervek funkcionális regenerációja embrionális szervcsírából izolált sejtek, szervinduktív potenciális őssejtek és pluripotens őssejtek felhasználásával bizonyítja a szervpótló terápia koncepcióját.

A több szerv és szervrendszer funkcionális regenerációjának eléréséhez elengedhetetlen egy olyan in vitro háromdimenziós tenyésztési rendszer kifejlesztése, amely képes organoidokat és szervcsírákat megfelelő méretűre növeszteni. A jelenlegi in vitro tenyésztési rendszerek nem teszik lehetővé az organoidok vagy szervcsírák megfelelő növekedését vagy fenntartását, mivel e szövetekben – főként a tápanyagellátás hiánya miatt – nekrózis lép fel. In vivo a vérkeringési rendszer elengedhetetlen a szervfunkciók fenntartásához az oxigénszállítás, a tápanyagellátás és a salakanyagok eltávolítása révén. A szövettechnológia legújabb eredményei azt mutatják, hogy az érhálózat biológiai anyagokat juttat a sejtgömb belsejébe. Ezenkívül korábban kifejlesztettünk egy érhálózatot használó szervi perfúziós tenyésztési rendszert, amely a patkánymájat hosszabb ideig egészséges állapotban tartotta , ami támpontokat ad egy új háromdimenziós tenyésztési rendszer kifejlesztéséhez.

Mivel a szőrtüsző őssejtek az egyetlen olyan szervinduktív potenciállal rendelkező felnőtt őssejtek, amelyek autogén módon transzplantálhatók, a szervregenerációs terápia első humán klinikai kísérlete kétségtelenül a szőrtüsző regenerációját fogja vizsgálni. A szőrtüszők szervcsíra-módszerünkkel történő regenerálását jelenleg egy preklinikai tanulmányban vizsgáljuk androgén alopeciában szenvedő betegek gyógyítására, azzal a céllal, hogy 2020-ban klinikai vizsgálatokat végezzünk. Ez a szőrtüszőregenerációs terápia mérföldkő lesz a szervregenerációs terápiák terén, és a szervregenerációs orvoslás megvalósításához szükséges anyagi és érzékeny infrastruktúra kifejlesztéséhez vezet. A szőrtüszőregenerációval kapcsolatos ismeretek és a klinikai vizsgálatokból szerzett szakértelem más szervcsírákra vagy organoidokra történő alkalmazása lehetővé fogja tenni, hogy az organoid technológiákkal kombinálva a következő évtizedekben más szerveket is regeneráljanak pluripotens és szöveti őssejtekből.

Adatok hozzáférhetősége

Ez a cikk nem tartalmaz további adatokat.

A szerzők hozzájárulása

T.T. tervezte ezt az áttekintést. E.I., M.O., M.T. és T.T. írta a kéziratot.

Kompetitív érdekek

Ezt a vizsgálatot a Riken és az Organ Technologies Inc. közötti találmányi megállapodás alapján végezték. T.T. az Organ Technologies Inc. igazgatója.

Finanszírozás

Az áttekintés publikálását részben az Oktatási, Kulturális, Sport, Tudományos és Technológiai Minisztérium KIBAN (A) támogatásával (25242041 számú támogatás) és az Organ Technologies Inc. együttműködési támogatásával (T.T.-nek) támogatta. Ezt a munkát részben az Organ Technologies Inc. finanszírozta.

Lábjegyzetek

.