Возможности стволовых клеток в восстановлении тканей и органов

Регенеративная медицина, основанная на применении стволовых клеток (СК), представляет собой одно из наиболее перспективных направлений современной медицины. Цель работы. Рассмотреть возможности использования СК в восстановлении тканей и органов, а также проанализировать текущие клинические испытания в этой области. Материал и методы. В статье рассматриваются такие виды СК, как эмбриональные, плюрипотентные и мезенхимальные, а также анализируются текущие клинические испытания по их применению. Результаты. Основное внимание уделено механизмам действия СК после трансплантации, вопросам их долгосрочной безопасности, механизмам дифференцировки и интеграции в ткани организма. Заключение. Несмотря на достигнутые успехи, применение СК сопряжено с рядом нерешенных проблем, таких как риск злокачественной трансформации клеток и возможность передачи вирусов при аллогенной трансплантации.

1. Cossu G., Birchall M., Brown T., De Coppi P., Culme-Seymour E., Gibbon S. et al. Lancet Commission: Stem cells and regenerative medicine. Lancet. 2018;391(10123):883–910. DOI: 10.1016/S0140-6736(17)31366-1

2. Bacakova L., Zarubova J., Travnickova M., Musilkova J., Pajorova J., Slepicka P. et al. Stem cells: their source, potency and use in regenerative therapies with focus on adipose-derived stem cells – a review. Biotechnol Adv. 2018;36(4):1111–1126. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2018.03.011

3. Si Z., Wang X., Sun C., Kang Y., Xu J., Wang X., Hui Y. Adipose-derived stem cells: Sources, potency, and implications for regenerative therapies. Biomed Pharmacother. 2019;114:108765. DOI: 10.1016/j.biopha.2019.108765

4. Suman S., Domingues A., Ratajczak J., Ratajczak M.Z. Potential Clinical Applications of Stem Cells in Regenerative Medicine. Adv. Exp. Med. Biol. 2019;1201:1–22. DOI: 10.1007/978-3-030-31206-0_1

5. Sarkar A., Saha S., Paul A., Maji A., Roy P., Maity T.K. Understanding stem cells and its pivotal role in regenerative medicine. Life Sci. 2021;273:119270. DOI: 10.1016/j.lfs.2021.119270

6. Huang Y.Z., He T., Cui J., Jiang Y.L., Zeng J.F., Zhang W.Q., Xie H.Q. Urine-derived stem cells for regenerative medicine: basic biology, applications, and challenges. Tissue Eng. Part B Rev. 2022;28(5):978–994. DOI: 10.1089/ten.teb.2021.0142

7. Bento G., Shafi gullina A.K., Rizvanov A.A., Sardão V.A., Macedo M.P., Oliveira P.J. Urine-derived stem cells: applications in regenerative and predictive medicine. Cells. 2020;9(3):573. DOI: 10.3390/cells9030573

8. Qin Y., Ge G., Yang P., Wang L., Qiao Y., Pan G. et al. An Update on adipose-derived stem cells for regenerative medicine: where challenge meets opportunity. Adv. Sci. (Weinh). 2023;10(20):e2207334. DOI: 10.1002/advs.202207334

9. Doğan A. Embryonic stem cells in development and regenerative medicine. Adv. Exp. Med. Biol. 2018;1079:1–15. DOI: 10.1007/5584_2018_175

10. Иргашева Д.З., Абдуллозода С.М., Шукуров Ф.А., Халимова Ф.Т. Применение стволовых клеток в медицине (исторический аспект). Биология и интегративная медицина. 2023;6(65):43–67. DOI: 10.24412/cl-34438-2023-665-43-68

11. Карпенко Д.В., Бигильдеев А.Е. Взаиморегуляция стволовых и иммунных клеток в тканеспецифичных стволовых нишах. Гены и клетки. 2022;7(3).

12. Мадина З.И. Дифференцировки клетки, стимуляция пролиферации и гемопоэтические стволовые клетки претимоциты, тимоциты. Science and Education. 2024;5(3):69–76.

13. Халимова Ф.Т., Шумилина О.В., Сафарзода А.М. Модуляция активности иммунной системы стволовыми клетками (обзор литературы). Биология и интегративная медицина. 2023;4(63):108–124.

14. Михалевич С.И., Бурьяк Д.В., Креер С.А., Полешко А.Г., Владимирская Т.Э., Устемчук А.М., Волотовский И.Д. Морфологические изменения в тканях матки лабораторных животных под влиянием мезенхимальных стволовых клеток. Медицинские новости. 2021;6(321):77–80.

15. Кондрашов В.А., Щапкова М.М., Пугачева М.Г. Особенности старения стволовых клеток. Вестник науки. 2020;9(30):50–52.

16. Keshtkar S., Azarpira N., Ghahremani M.H. Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles: novel frontiers in regenerative medicine. Stem. Cell Res. Ther. 2018;9(1):63. DOI: 10.1186/s13287-018-0791-7

17. Tatullo M., Piattelli A., Zavan B. Regenerative Medicine: Role of Stem Cells and Innovative Biomaterials 2.0. Int. J. Mol. Sci. 2022;23(8):4199. DOI: 10.3390/ijms23084199

18. Wang J., Chen Z., Sun M., Xu H., Gao Y., Liu J., Li M. Characterization and therapeutic applications of mesenchymal stem cells for regenerative medicine. Tissue Cell. 2020;64:101330. DOI: 10.1016/j.tice.2020.101330

19. Papa S., Pizzetti F., Perale G., Veglianese P., Rossi F. Regenerative medicine for spinal cord injury: focus on stem cells and biomaterials. Expert Opin. Biol. Ther. 2020;20(10):1203–1213. DOI: 10.1080/14712598.2020.1770725

20. Dupont G., Yilmaz E., Loukas M., Macchi V., De Caro R., Tubbs R.S. Human embryonic stem cells: Distinct molecular personalities and applications in regenerative medicine. Clin. Anat. 2019;32(3):354– 360. DOI: 10.1002/ca.23318

21. Kim S., Chang K.A., Kim Ja., Park H.G., Ra J.C., Kim H.S., Suh Y.H. The preventive and therapeutic effects of intravenous human adipose-derived stem cells in Alzheimer’s disease mice. PLoS One. 2012;7(9):e45757. DOI: 10.1371/journal.pone.0045757

22. Marconi S., Bonaconsa M., Scambi I., Squintani G.M., Rui W., Turano E. et al. Systemic treatment with adipose-derived mesenchymal stem cells ameliorates clinical and pathological features in the amyotrophic lateral sclerosis murine model. Neuroscience. 2013;248:333–43. DOI: 10.1016/j.neuroscience.2013.05.034

23. Zhou Y., Sun M., Li H., Yan M., He Z., Wang W., Wang W., Lu S. Recovery of behavioral symptoms in hemi-parkinsonian rhesus monkeys through combined gene and stem cell therapy. Cytotherapy. 2013;15(4):467–80. DOI: 10.1016/j.jcyt.2013.01.007.

24. Toma C., Pittenger M.F., Cahill K.S., Byrne B.J., Kessler P.D. Human mesenchymal stem cells differentiate to a cardiomyocyte phenotype in the adult murine heart. Circulation. 2002;105(1):93–8. DOI: 10.1161/hc0102.101442

25. Quevedo H.C., Hatzistergos K.E., Oskouei B.N., Feigenbaum G.S., Rodriguez J.E., Valdes D. et al. Allogeneic mesenchymal stem cells restore cardiac function in chronic ischemic cardiomyopathy via trilineage differentiating capacity. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2009;106(33):14022–7. DOI: 10.1073/pnas.0903201106

26. Докшин П.М., Малашичева А.Б. Стволовые клетки сердца: надежда или миф? Российский кардиологический журнал. 2021;26(10):4749. DOI:10.15829/1560-4071-2021- 4749

27. Strauer B.E., Steinhoff G. 10 years of intracoronary and intramyocardial bone marrow stem cell therapy of the heart: from the methodological origin to clinical practice. J. Am. Coll. Cardiol. 2011;58(11):1095–104. DOI: 10.1016/j.jacc.2011.06.016

28. Chen S.L., Fang W.W., Ye F., Liu Y.H., Qian J., Shan S.J. et al. Effect on left ventricular function of intracoronary transplantation of autologous bone marrow mesenchymal stem cell in patients with acute myocardial infarction. Am J Cardiol. 2004;94(1):92–5. DOI: 10.1016/j.amjcard.2004.03.034

29. Williams A.R., Trachtenberg B., Velazquez D.L., McNiece I., Altman P., Rouy D. et al. Intramyocardial stem cell injection in patients with ischemic cardiomyopathy: functional recovery and reverse remodeling. Circ. Res. 2011;108(7):792–6. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.111.242610

30. Лыков А.П. Мезенхимные стволовые клетки: свойства и клиническое применение. Сибирский научный медицинский журнал. 2023;43(2):40–53.

31. Можейко Л.А. Получение инсулин-продуцирующих клеток из эмбриональных и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Журнал Гродненского государственного медицинского университета. 2021;19(4):376–381. DOI: 10.25298/2221-8785-2021-19-4-376-382

32. Mi L., Hu J., Li N., Gao J., Huo R., Peng X. et al. The mechanism of stem cell aging. Stem. Cell. Rev. Rep. 2022;18(4):1281–1293. DOI: 10.1007/s12015-021-10317-5

33. Ганиев О.А., Валиев Э.Ю., Каримов Б.Р., Азизов Ш.Х. Современные возможности использования мезенхимальных стволовых клеток в травматологии и ортопедии. Вестник экстренной медицины. 2022;15(6):73–80. DOI: 10.54185/TBEM/vol15_iss6/a14

34. Алексеев А.А., Филимонов К.А., Пантелеев А.А., Бобровников А.А. Современные биотехнологические методы в комплексном лечении термических поражений. Гены и клетки. 2022:7(3).