Росстат сообщил средние зарплаты чиновников в 2016 году
Новости
Бегущая строка института
Бегущая строка VIP
Объявления VIP справа-вверху
Новости института
Владимир Шахов: Cтволовые клетки, биоинженерия и нанотхнологии в медицине
Владимир Шахов: Cтволовые клетки, биоинженерия и нанотхнологии в медицине
Национальный исследовательский университет ресурсосберегающих технологий,
Томский политехнический институт
Кафедра технологии силикатов и наноматериалов
Cтволовые клетки.

Журнал Scienc в 1999 году выделил три основных принципиальных направлений, появившихся в области биологии и медицины в ХХ веке. К ним относят:

1. Расшифровка двойной спирали ДНК;

2. Определение генома человека;

3. Открытие эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) человека и животных.

Термин стволовые клетки был введен А.А. Максимовым в 1907 г. Однако, только с равзвитием новых методов и технологий из теоретических рассуждений удалось выявить данную популяцию клеток, сначало из злокачественных тканей (линия клеток Hela), а позднее из кроветворной ткани (метод селезеночного колониеобразования, вязкие и полутвердые культуры ткани) в системах in vivo и in vitro. Тотипотеные и плюрипотентные свойства стволовые клетки, из которых может образовываться целый организма также практически все ткани и органы, проявляют на ранней стадии эмбрионального развития (от диплоидной зиготы до образования 8-16 бластомеров).Затем они постепенно утрачивают свой пролиферативный и дифференцировочны потенциал и к моменту рождения становятся мультипотентными или тканеспецифическими. В качестве примеров специализированных СК могут быть мультипотентные мезенхимальные фибробластоподобные клетки, открытые в лаборатории А.Я. Фриденштейна, а также кроветворные, нейральные, эипидермальные, печеночные, миокардиальные и т.п. типы клеток-предшественников. Стволовые клетки во взрослом организме встречаются практически во всех тканях и представляют собой черезвычайно гетерогенную группу, находящиеся на разных иерархических стадиях своего развития. Мезенхимальые стволовые клетки и их колонии, представлены на рис.1,2. Для поддержания тканевого гомеостаза происходят постоянные процессы самообновления и саморазрушения в течение длительного периода времени с участием СК. В связи с этим, в организме должены существовать своеобразные склады для хранения СК в течение всей жизни. Оказалось, что находятся в тканях в своеобразных нишах. В их центре, обычно располагается фибробласт или макрофаг, тесно связанный с окружающих их прекурсорами различной степени зрелости. Примером таких структур являются эритроидные и кроветворные, мезенхимальны островки (рис.3,4). Считается, что центральная клетка формирует микроокружение для связанных с ней СК, регулируя их морфо-функциональные свойства. Кроме того, в организме существуют примитивные формы стволовых клеток. К ним можно отнести, так называемые, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК или iPS-клетки), которые можно получить путем введения в ДНК комбинации генов, например, Oct3/4, Sox2, С-myc и Klf4, открытие которых журнал Science, уже в 2007 г., приравнивает к выдающемуся открытию начала XXI.

Рис.1. Электронная мироскопия МСК в 7-суточной культуре клеток костного мозга invitro мышей линии Balb/c. Ув. 7231х (Шахов и др., 2009).

 

Рис. 2. Две колонии фибробластоподобных клеток, выросших из МО костного мозга мышей линии C57BlB/6B на  14 сутки культивирования после репосева. Окраска азур-II гематоксилин. Ув. 100х (Шахов и др., 2009).


Рис. 3. Гемопоэтические островки эритроидного (А), гранулоцитарного (Б), и эритро-гранулоцитарного (В) типов. Азур II- эозин, ув. 900 х (Шахов, Попов, 2004).

  

Рис. 4. Сканирующая электронная микроскопия мезенхимальных островков (А) (Шахов, Попов, 2004) В центре располагается гигантская клетка-нянька тесно связанная цитоплазматическими отростками с окружающими ее МСК. Напыление серебром. . Мезенхимальный островок выделенные путем обработки раствором коллагеназы костного мозга мышей линии СВА (,Б). Окраска азур-II эозин, ув. 900х (Шахов и др., 2009).

Применение МСК для лечения сердечно-сосудистых заболеваний.

Первые попытки применения стволовых клеток в клинике для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, как у нас в России, так и за рубежом, в отличие от данных, полученных в экспериментах на животных, пока еще мало эффективны.
Для проведения клеточной терапии инфаркта миокард, других сердечно сосудистых заболеваний можно подразделить на ряд основных группы, в зависимости от того какие клетки и факторы используют при ее проведении:

1.    Специфическую (клетками-предшественниками, формирующими новую ткань, в частности сердечную - мышечную и сосудистую);

2.    Неспецифическую (вспомогательными клетками, продуцирующие цитокины, ростовыми факторами, микроэлементами и т.п.).

3.    Комбинированную.

В первом случае используют перепрограммированные в направлении кардиомиопоэза, ангиогенеза МСК костного мозга, жировой ткани, кожи, плаценты и др., которые при попадании в миокард способны к пролиферации и делению с образованием морфофункциональных единиц, встроенных в поврежденную сердечную ткань. Во втором - индуцируют в клетках-мишенях продукцию, связывание разнообразных биоактивных молекул, обеспечивающих процессы репаративной регенерации. В третьем - сочетают оба выуказанных метода. Кроме того, комбинированные технологии подразумевают применение биопротезов сосудов, клапанов сердца, биологических кардиостимуляторов в различных сочетаний клеток и биоматериалов.
В наших опытах для моделирования острого инфаркта миокарда и развитие хронической сердечной недостаточности использовалась модель коронароокклюзии и криодеструкции. Установлено, что через 2-3 у животных формируется острая сердечная недостаточность, сопровждающая некрозом, деструкции дегенерации рабочих кардиомиоцитов, повреждение капилляров, лейкоцитарной инфильтрации ткани, нарушением сократительной и электрофизиологии функций сердца (рис.5, 6,7).


Рис.5. Нативный препарат сердца крысы линии "Вистар" на 30 сутки после окклюзии нисходящей коронарной артерии левого желудочка. В зоне рубца (белесоватого цвета) видны многочисленные сосуды, которые по своей насышенности не отличается от таковой в области неповрежденного миокарда.





Рис.6. Миокарда крысы на 3-е сутки после коронароокклюзии. Зона инфаркта не имеет четких границ и инфильтрирована. лейкоцитами (правая часть препарата). Мышечные волокна в периинфарктной зоне набухшие. В сосудах видно пристеночное стояние лейкоцитов. Наблюдаются четкие границы между зонами некроза и периинфарктной зоны. Ув. 200х, окраска гематоксилин.



Рис. 7. Электронная микроскопия миокарда мыши линии СВА в около инфарктной зоне на 7 (А) и 14 сутки (Б) после коронароокклюзии. На рис. А виден фибробласт в капилляре на границе между зоной некроза и кардиомиоцитом, ув. 5824х. В нижней части рисунка Б расположен кардиомиоцит с умеренными признаками дегенерации, над которыми обнаруживаются три фибробласта, начинающих продуцировать коллагеновые волокна. Ув. 3624х.



Рис. 8. Электронная микроскопия миокарда крысы в зоне развития кардиосклероза на 14 сут. после коронароокклюзии. В центре расположен фибробласт секретирующий коллагеновые волокна. Ув. 10200х.

Позднее включаются процессы восстановления поврежденных структур, гипертрофия кардиомиоцитов и разрастание фиброзной ткани с формированием рубца (рис.5,7,8).
Оказалось, что трансплантация МСК при моделировании острой сердечной недостаточности эффективно только тогда, когда они вводятся в так называемый "светлый" период (рис.9-12). В это время, очевидно, микроокружение миокарда создает необходимые условия для включение экзогенных стволовых клеток в процессы репарации миокарда. При этом стабилизируется процесс развития хронической сердечной недостаточности, наблюдаются в периинфарктной зоне делящихся кардиомиоцитов (рис.9.10,11).



Рис.9. Влияние трансплантации МСК костного мозга мышей линии СВА на размеры сердца на 35 сутки после коронароокклюзии. 1 - интактные животные, контроль; 2 - после коронароокклюзии; 3 - после коронароокклюзии и введении МСК (Шахов и др., 2009).



Рис.10. Делящийся кардиомиоцит в периинфарктной зоне инфаркта на фоне введения МСК, после коронароокклюзии. Электронная микроскопия, ув. 5825х (Попов, Шахов, 2004).



А Б
Рис.11. Морфометрическая реконструкция площади левого желудочка через 1,5 месяца после коронароокклуюзии (А) и введения МСК (Б) . Рис. А: 1 - неповрежденные миокард, 2 -рубец; Б: 1 - непорежденный миокард, 2 - реконструированные КМЦ в периинфарктной зоне; 3 - рубцовая ткань (Шахов и др., 2009).


Рис. 12. Влияние введения МСК в миокард при моделировании острого инфаркта миокарда с помощью коронароокклюзии в эксперименте на лабораторных животных в различные стадии патологического процесса ( 1 - стадия некроза и воспаление, 2 - стадия регенерации и восстановления поврежденных структур( "Светлый" период), 3 - стадия фиброза).


Своевременная трансплантация МСК приводит к уменьшению рубца за счет протекторного влияния на клетки находящиеся в периинфарктной зоне, приводящих к улучшению сократимости и электрофизиологических свойств миокарда, а также усилению неоангиогенеза. Кроме аутологичных и гетерологичных МСК могут быть использованы ЭСК (естественные и модифицированныее, например, с помощью с переноса ядра, генов), фетальные СК, клеточные линии, другой аллогенный, аутогенный или ксеногенный материал (рис.12, табл.1 ) .
Достоинства и недостатки каждой из таких методик достаточно схематично представлены в таблице 1. (Шахов и др., 2004, 2007; 2008; Репин, 1998; Сухих, 1998;Времель, 2004; Берсенев, 2005; Yamanaka, 2007; Tomoda, Yamanaka.2007; Sommer et al., 2009).

 

Таблица N 1.

Достоинства и недостатки   клеточной терапии и биоматериалами (Репин, 1998; Сухих, 1998;Времель, 2004;Шахов и др., 2004, 2007; 2008, 2009; Берсенев, 2005; Yamanaka, 2007; Tomoda, Yamanaka.2007; Sommeretal., 2009)

 

Источник клеток, биоматериаловДостоинстваНедостаткиЭтические проблемы
ЭСКМультипотентность,высокий пролиферативный и дифференцировочный потенциал, получение неограниченного числа клеток и клеточных линийИммунологическая несовместимость, дифференцировка клеток в другую линию, образование опухоли, развитие экстрасистолииМанипуляции над яйцеклеткой и бластоцистойнарушают этические проблемы
ЭСК с переносом ядра донораМультипотентность,высокий пролиферативный и дифференцировочный потенциал, получение неограниченного числа клеток и клеточных линийДифференцировка клеток в другую линию, образование опухоли, развитие экстрасистолииМанипуляции над яйцеклеткой и бластоцистойнарушают этические проблемы
Фетальные СКВысокий пролиферативный  и дифференцировочный потенциал, простота получения клетокИммунологическая несовместимость, возможность инфицирования клетокИспользование фетальных СКнарушают этические проблемы
ИПСК, аутологичные  ( iPS-клетки)Мультипотентность,высокий пролиферативный и дифференцировочный потенциал Дифференцировка клеток в другую линию, образование опухолиЭтических проблем нет, есть нерешенные законодательные проблемы
МСК, аутологичныеМСК не вызывают отторжения, способны дифференцироваться во многие клеточные линииКоличество МСК снижается с возрастом, необходимость получение необходимой клеточной массы в системе invitroЭтических проблем нет
МСК аллогенныеПри наличии клеточных банков можно быстро получить необходимое количество МСК, что наиболее целесообразно применять у пожилых лицВозможность иммунологического отторжения, трудность тестирования, хранения и стандартизацииЭтических проблем нет
Клеточные линииЛегкая доступность,нет временных ограничений для донора и хозяина,простота безопасного тестирования и стандартизацииРазвитие реакции отторжения, возможность образование опухолиПравовые и этические проблемы не решены
Имплантаты (Кальциофосфатны материалы, керамика, композиты)Естественный метаболит костной и зубной тканейОстеокондуктивность, остеоиндуктивность, биорезорбируемость, остеоинтеграцияЭтических проблем нет



Биоинженерия.

Любой имплантат или биоматериал, при введении в организм приводит к формированию стереотипных ответных реакций. Они проявляются в форме повреждения (деструкция, деформация, некроз) структуры и функции тканей и органов (механической, опорно-двигательной, биохимической, электрофизиологической и др.) и экстрацеллюлярного матрикса (коллагена, эластина, гликозаминогликанов, изменение структуры кристаллической решетки гидроксилапатита, кальций фосфатов и т.п.). Затем поврежденные структуры в процессе воспалительной реакции удаляются путем фагоцитоза макрофагами, растворения или биодеградации. В свою очередь продукты распада тканей и воспалительных реакций вокруг имплантата стимулируют запуск процессов регенерации и репарации поврежденных структур, которые полностью или частично восстанавливаются с участием стволовых клеток и их более дифференцированных потомков. Параллельно реконструируются сосуды и нервные волокна. Происходит интеграция имплантата с окружаемыми тканями и органами в виде сложной биоинженерной конструкции. Если характер повреждения носит необратимый характер, то образовавшиеся дефекты заполняются фиброзной тканью в виде стромальной капсулы, рубца, замещаются другими клеточными элементами (жировыми, опухолевыми) или заполняются межтканевой жидкостью. Кроме того, имплантат может просто вытесняться из организма или разрушаться в результате деформации, растворения или растворения и деградации. При этом продукты распада имплантата и клеток могут вызывать развитие иммунологического конфликта, формирования аллергических реакций ил хронического воспаления.

С общетеоретических позиций каждый этап (на примере материалов, применяемых в травматологии, ортопедии и стоматологии) наступающий после имплантации биоматериала может протекать по трем основным стереотипам:

- гипоэргическому (индифферентные и биоинертные материалы);

- нормэргическому (остеокондуктивные материалы);

- гиперэргическому ( остеоиндуктивные материалы).

Оказалось, что биоинертные материалы лучше применять при лечении инфецированных травм, переломов и молодых людей, у которых не нарушены процессы формирования кости. Для лиц пожилого возраста с признаками остеопороза или остеомаляции, парадонтоза, больных остеодисплазией, лечении сложных форм переломов, протезировании зубов и суставов, лучше использовать биоактивные имплантаты с остеокондуктивными и (или) остеоиндуктвными свойствами. При этом если имплантат будет находиться в организме относительно малое время, например при лечении переломов, пломбировки зубов, целесообразно применять биоинертные материалы и, напротив, если имплантат извлекать не будут в течение всей жизни, то его лучше изготавливать из остеоинтегративных и (или) биодеградируемых имплантатов и соединений.

Теоретически еще одним направлением в развитии медицинского материаловедения является создание таких покрытий, которые бы строили вокруг себя костную ткань. Основные работы в этом направлении ведутся с использованием коллагена, витронектина, фибронектина, ростовых факторов, цитокинов в различных комбинациях и даже живых клеток. Однако, эти работы пока еще не нашли практического применения в силу ряда причин. В первую очередь любой ростовой фактор или молекула адгезии включается в каскадный механизм формирования микроокружения в строго определенный период времени и последовательности[]. Следовательно, биомолекулы или МСК, остеогенные клетки-предшественницы, остеобласты, остеоциты, остеоциты, чтобы образовать полноценную костную ткань должны включиться в работу сразу же после стадий операционной травмы и последующей фазы воспаления вокруг имплантата. Эти фазы, как известно заканчиваются к концу второй-третьей недели.

Причем, к этому моменту к имплантату должны подойти (прорасти) сосуды, без которых костеобразование не возможно. Кинетика выхода кальция, фосфора с поверхности имплантат, как правило, идет экспоненциально и заканчивается через 6-14 суток, если не изпользовать долгорезорбируемые фракции КФ. Кроме того, ростовые фактры и биоактивные молекулы имеют очень небольшой период полужизни, который исчисляется несколько часов. В качестве примера можно привести данные D. Metcalf (1989), который показал, что меченый колониестимулярующий фактор, после внутривенного введения утилизируется (до 90%) в течение 1,5 часа, а остальные 10% уже не определяются в исполнительных тканях и органах через 6 часов.

Использование микрокапсул в которые заключают лекарственные средства с строго определенным сроком биодеградации целесообразно в фармакологии, но не в травматологии. При использовании полимерных покрытий с строго определенным временем растворения при нанесении на имплантат возникают дополнительные проблемы связанными с его биосовместимостью, а также с техникой нанесения их на металлический имплантат. Кроме того, все цитокины, адгезины и другие факторы имеют жесткие ограниченные и температурные режимы и сроки хранения. Так, например коммерческие интерлейкины, колониестимулирующие факторы, МБК, инсулиноподобные белки - не более полугода при температуре -300С. Малейшее нарушение в температурном балансе при транспортировке и хранении приводит к потере их биологической активности. Следует, однако, помнить, что многие понятия, связанные с тестированием биоматериалов уже разработаны мировым сообществом. Так, в частности для многих материалов, используемых в имплантологии, уже есть тесты на химический анализ, кристалличность, следовые элементы, гемосовместимсть, биосовместимость, цитотоксичность, острую и хроническую токсичность, воспаление, сенсибилизацию, растворение, биодеградацию [ISO 10993-3-15 ISO /DIS 13779; ASTM F 1185, 1988; ISO 5961; ISO 8288; NF S 94 - 066 ; NF S 94 - 068]. Кроме того, стандарты качества существуюттакже и для модели для демонстрации обеспечения качества при проектировании, разработке, производстве, монтаже, конечному испытанию и обслуживанию изделия [ISO 9001,ISO 9002, ISO 9003].

Более перспективным на наш взгляд является использование внедрения в поверхность имплантатов атомов и молекул, обладающих направленным векторным действием. Под этим термином мы подразумеваем, что такие атомы и молекулы, способны сами по себе формировать костную ткань или на их поверхности избирательно адсорбируются ростовые факторы, молекулы адгезии и клетки, создавая необходимое микроокружения для построения нужного типа ткани. Кроме того, они способны за счет биодеградации локально поддерживать необходимых состав кальция, фосфора и других микроэлементов в течение достаточного для костеобразования периода времени, т.е. являться своеобразной буферной системой. Это чрезвычайно важно, например, при лечении остеопороза, когда костная ткань больного, нуждается в ионах Ca и Р .

Биологическая активность КФ, включая ГА и ТКФ, очевидно, может обладать прямыми и (или) опосредованным (остеокондуктивным, остеоиндуктивным) биологическими свойствами. Их механизмы реализуются через цепь последоательных событий, включая, адгезию циркулирующих в крови и межклеточной жидкости ионов, молекул адгезии типа адгезинов, интегринов, катгеринов и селектинов, ростовых и других факторов, которые все вмести стимулируют, мигрирующие на имплантат МСК из крови или тканей, к пролиферации и дифференцировки в направлении остео-хондро и неогенеза.

Следует подчеркнуть, что мы стоим только в начале понимания этого сложно пути. Как отметили академик РАМН В.Н. Ярыгин и другие ученые, на конференции по стволовым клеткам, биоинженерии и перспективам их использования в здравоохранении в 2008 г., наступило время, когда мы должны прейти от клеточного материала к клеточному продукту (трансплантанту) и клеточным технологиям. Аналогичная ситуация возникла и при разработке новых, перспективных биоматериалов. Идут активные работы по изучению свойств нантоструктурированного титана, кальциофосфатов и активной биокерамики.

Более того, имплантат может содержать в своем составе специфические ростовые факторы, молекулы не только для костной ткани, но и других, например, миогенеза. Так, добавление в структуру трехмерного скаффолда 5-азацитидина приводит к формированию в их структуре из мезенхимальных стволовых клеток мышечных клеток (рис. 13 ).



Рис. 13. Микрофотографий трехмерного скаффолда из коллагена и желатина после 2-недельного культивирования в системе in vitro с костномозговыми МСК с добавлением 5-азацитидина. Окраска гематоксилин. Ув. 400х. Мышечные клетки выглядят в виде вытянутых элементов, расположенными между волокнами коллагена и мононуклеаров (Шахов и др., 2009).

Таким способом можно создавать разнообразные биоинженерные конструкции, включая искусственные ткани и органы с необходимыми клеточными элементами. Именно сейчас выдвигаются новые гипотезы концепции, методы и одновременно продолжается стадия накопление фактического материала. Мы еще не достигли критической массы знаний в этой отрасли медицины, когда станет возможным глубоко всесторонне обсудить все положительные и отрицательные стороны клеточной технологии в медицинском материаловедении на фундаментальном уровне. Пока можно говорить лишь об основных направлениях, тенденциях, проверять в эксперименте и практике первые результаты исследований.

При создании новых имплантатов для нужд биоинженерии и практической медицины надо решить многие вопросы и задачи практического характера. В частность речь идет о технических задачах, связанных:

1. С выбором материала для имплантатов.

2. Изучением его механических, физико-электро-химических свойств.

3. Изучением биосовместимости имплантата.

4. Проведением токсикологических, местнораздражающих, канцерогенных, аллергенных, иммунных и мутагенных, эмбриогенных свойств материалов.

5. Разработкой оптимальных путей и способов о имплантации материала.

6. Изучением возможных позитивных и негативных реакций на введения бимоматериала в ранний и отдаленный период.

7. Проведение предклинических и клинических испытаний материала в соответствии с требованиями Министерства социальной защиты и здравоохранения РФ.Проектирование изделия, проведение необходимых инженерных и конструкторских работ.

8. Создание технологической линии производства готового изделия; его стерилизации и упаковки.

Кроме того, необходимо решить правовые и коммерческие вопросы. Они касаются проведения патентных работ, сертификации готовых изделий их линии по их производству, хранению, транспортировки. Кроме того, готовое изделие или технология должны быть включена в реестр медицинских изделий РФ, а их клиническое использование разрешено Министерством социальной защиты и здравоохранения РФ.

Для того чтобы продукт успешно продвигать в широкую практику требуется проведение всесоторонних маркетинговых исследований, определение рынка сбыта, цены производства и готового изделия, вплоть до заключения конкретных договоров.

Оказалось, что имплантация биоматериалов с нанесенными на их поверхность стволовыми клетками, остеобластами или остеоцитами в траматологии и ортопедии малоэффективна. Почему это происходит? Ответом может служить хорошо известный факт, что введение любого имплантата в костную ткань вызывает их повреждение, некроз, воспаление. При этом зона воспалительного инфильтрата вокруг биоматериала имеет низкую насыщенность кислородом, а из погибщих клеток выделяются многочисленные лизосомальные ферменты. Кроме того, повышается кислотность и возрастает содержание ионов кальция, калия, магния и хлора. Все эти факторы губительно действуют на СК и другие типы клеток, нанесенные на имплантат. Они разрушаются за счет лизиса, осмотического шока, такневой гипоксии, некроза и апоптоза. В результате чего такой тип комбинированной клеточной терапии совместно с биоматериалами оказывается не только не эффективным, но и не целесообразным. Стволовые клетки работают только тогда, когда начинаются процессы тканевой регенерации вокруг имплнтата, т.е. заканчивается фаза воспаления, и начинается стадия роста и замещение поврежденных структур (фаза регенерации), образюется новая ткань. Именно в этот период органы и ткани, в которые введен имплантат, нуждаются в стволовых и специализрованных клетках. Затем, после ее восстановления ткани между имплантатом и организмом устанавливается некое равновесие и начинается стадия взаимодействия и спокойного функционирования этой сложной структуры. В это период, введение стволовых клеток незначительно, т.к. их численность в окружающих имплантат структурах вполне самодостаточно. Другую негативную тенденцию можно наблюдать, когда стволовые клетки применяют с имплантатами (или вводят самостоятельно, например, после инфаркта миокарда) в период, когда формируется фиброзная капсула (стадия фиброза).

Они не только не участвуют в регенераторных процессах, но и благодаря своим мультипотентным свойствам, вместно необходимой костной, хрящевой или мышечной тканей, начинают превращаться в фиброзные клетки и увеличивать массу рубцовой ткани. Оказалось, что МСК препятсвуют развитию сердечной недостаточности только в том случае, если они используются в в период активации его микроокружения. Это, как уже говорилось, может осуществляться, если их трансплантируют в сердечную ткань в так назывемый "светлый" период, когда процессы воспаления, вызванные ОИМ уже закончиваются, а разрастание фиброзной ткани (рубца) еще не началось. Позднее, МСК малоэффективны и даже могут усилить рост рубцовой ткани в связи со своей способности к мультипотентности. Эти данные хорошо согласуются с результатами экспериментальных исследований, а также первых клинических испытаний рамках программ BOSOT, REPAIRE-AMI, опубликованных в отчетах на съездах и конференциях Американского общества кардиологов, съездах отечественных кардиохирургах в 2004-2009 г. (Rubart, Field, 2006; Hsieh et al., 2007).

Однако, микроокружение миокарда можно искусственно активировать путем точечных радиочастотных повреждения и образования зон микроинфарктов. Если в этот период времени ввести МСК, то они включатся в процессы регенерации и стабилизируют процессы кардиосклероза и кардиофиброза. Сердечная недостаточность при этом не будет прогрессировать (Шахов и др., 2008, 2009).

Таким образом, можно сделать следующее заключение. Трансплантация СК для лечения поврежденных тканей в результате некроза, цирроза, инсульта и травмы должны осуществляться с учетом единых патогенетических механизмов. Иными словами, для того, чтобы имплантаты совместно со стволовыми клетками взаимоусиливали свое действие их надо использовать как интелекутальные биоматериалы или биоинженерные конструкции.

Анализируя данные литературы и результататы своих многолетних исследований биоматериалы и имплантаты для нужд травматологии, оротпедии и стоматологии можно разделить на нескольких классов:

1.    Индифферентные (остеонейтральные) [сталь, кобальт-хром молибденовые сплавы],

2.    Биоинертные [оксидированные формы Ti, Zn, Ta];

3.    Биоактивные:

- биодеградируемые или биорезорбируемые [аморфный ГА, ? трикальций фосфат] ;

- остеоинтегративные [аморфные КФ];

- остеокондуктивные [кристаллический ГА];

- остеоиндуктивные [пористый ГА];

- комбинированные ( сочетание ОК и ОИ или ОК и остеоинтеграции и т.п.) [композит из трикальций фосфата + пористого ГА].

4. Трехмерные, объемные (скаффолд) (многослойные композиты).

5. Интеллектуальные.

Биоматериалы способны не только к выполнению механической (опорной, каркасной, эластичной, упругой и т.п.), электрохимической (антиоксидантная, оксилительновосстановительные функции, поддержание определенного ионного состава, рН, измерение сопротивления, вольтамперных характеристик и др.), биологической (остеоинтеграция, остеоиндукция, остеокондукция, транспорт цитокинов, ростовых факторов, молекул адгезии и др.), но и интеллектуальной функций. Как отмечает Okano Т. (2001) и другие исследователи интеллектуальные биоматериалы на основе полимеров, могут стать основной для разработки новых биомедицинских систем, а также носителей лекарств, которые имеют механизм обратной связи и высвобождают его из себя препарат, например, инсулин, в зависимости от уровня сахара или инсулина в крови (Thomson, 2001; Okano, 2001; Maeda et al., 2003; Rohrbangh 2004). Интеллектуальные материалы нельзя отождествлять с информационными системами, т.к. живой организм и даже любая клетка представляет собой сложную, многоуровневую систему, в которой слаженно работают все ее структуры. Они должны обладать не только способностью к восприятию информации, передачи ее в аналитический комплекс, который проводит анализ данных, но и выработку адекватной тактики и стратегии для дальнейших действий и их реализации в виде обратного афферентного ответа. Простейшим примером такой системы может быть кардиостимулятор используемый для лечения больных с нарушениями ритма сердца. С обще теоретических позиций медицинского материаловедения дальнейшее развитие таких аппаратов, может стать биологический кардиостимулятор, структурно-фунциональный комплекс искусственно созданный из стволовых клеток и пейсмейкерных элементов, который вживляется в сердечную ткань вместо естественного водителя ритма (аналог синусового узла). Такая система не нуждается в источнике питания, находится непосредственно в миокарде и работать может в течении всей жизни без замены.

Примером интеллектуальных материалов в травматологии, ортопедии и стоматологии, могут быть металлические имплантаты внутри которых, например, под слоем биоактивной кальциофосфатной пленки располагают систему микрокапилляров и (или) микроэлектродов (датчиков), в которую из внешней среды подаются необходимые ростовые факторы, питательные вещества, стволовые клетки и т.п.

Если использовать сенсорные микроэлектроды, то можно осуществлять контроль за состоянием клеток вокруг имплантата, оценивать как протекают процессы его взаимодействия с костной или иной тканью организма (некроз, воспаление, регенерация, функционирование и др.). Примерная схема такого интеллектуального материала представлена на рис.14. В данном случае, поступление веществ, лекарственных препаратов, ростовых факторов, стволовых или дифференцированных клеток, осуществляется через катетер, который связа с внешней средой или автономной системой управления вживляемой в организм.


Рис.14. Схематическое изображение многофункционального интеллектуального имплантата. Мет - металлическая подложка. К-р - катетер, через котрый из дополнительного источника (автономного, внешнего) подаются необходимые ионы, молекулы, лекарственные препараты, гормоны, ростовые факторы, клетки и т.п., на поверхность имплантат через сеть микрокапилляров. С помощью параллельных Эл.- электродов и Д-к - детктровов собирается информация о состоянии тканей и клеток, течения воспаления, процессов регенерации, интеграции и т.п. на поверхности (вокруг) имплантата для дальнейшего анализа.

Теоретически, интеллектуальные имплантаты являются одним из ключевых направления по высокоэффективному применению клеточных технологий в сочетании с современными биоинженерными конструкциями и микроэлектроникой для лечения различных заболеваний не только опорно-двигательного аппарата (переломов, удлинение или укорочение костей, остеоплатики и т.п.), но и других органов и тканей (сердца, печени, головного мозга, поджелудочной железы и т.д..

1.    Принцип биосовместимости (иммунологической, гематологической, электро-физиологической, механической и др. типов совместимости, для аллогенных, ксеногненных и фетальных стволовых клеток, клеточных линий, гибридоидов и органоидов, биоматериалов, наноматериалов и биокерамики).

2.    Принцип подобия(миметический, миметики).

Как говорил Гиппократ еще в 4 веке до нашей эры: "Подобное лечится подобным". СК представляют собой гетерогенную группу клеток, включающаю мезенхимальный, нейральные, эпителиальные, гемопоэтические и др. типы мультифункциональных клеток. Теоретически в организме должны существовать потомки стволовых клеток соответствующие трем зародышевым листкам - эктодермы, эндодермы и мезодермы. Для каждого заболевания необходимо использовать соответствующий тип стволовых клеток. В частности из МСК костного мозга или жировой ткани, при обработке их 5-азацитидином, можно получить кардиомиоциты, миоциты, которые определяют успех проводимой клеточной терапии. Если эти клетки обработать гидрокортизонов (дексаметазоном), витамином С, МБК и ?-глицерофосфатом, то будет индуцироваться образование костной и хряшевой ткани. В будущем, все надежды связывают с направленными манипуляциями над ДНК клеток-мишеней, в которые будут встраиваться генетический материал, отвественный за кардиальную, сосудистую дифференцировку.

Гидроксилапатит, карбонатаптит, хлорапатит, фторапатит и трикальций фосфат являются естествениным метаболитами костной и дентальной тканей и потому относятся к классу биомиметиков и высоко биосовместимы. Металлические имплантаты, биопротезы сосудов клапанов сердца необходимо максимально приблизить к заменяемым или восстанавливаемым структурам, учитывая индивидуальные особенности организма, его строения и структуры.

3.    Принцип адаптации (клеток, биоматериалов и тканей к трансплантации).

Около 30-80% трансплантируемых клеток гибнет при введении в организм вследствии ишемии, термического воздействия, включения механизмов апоптоза и некроза или покидает зону введения за счет миграции в течение 1-4 суток. Для того чтобы снизить эти потери, необходимо перед трансплантацией провести подготовку (адаптацию) клеток к введению в поврежденную ткань. К сожалению, информации по данному вопросу крайне мало. В первую очередь речь идет о снижение концентрация кислорода до 2-5% (гипоксия), повышение температуры до 40-41оС (гипертермия) при культивировании клеток-мишеней с целью повышения их устойчивости к последующей трансплантацией. Биоматериалы желательно перед введением в организм дополнительно адаптировать путем нанесения на их поверхность ростовых факторов, молекул адгезии или даже стволовых клеток для ускорения процессов остеоиндукции, остеокондукции и остеоинтеграции.

4.    Принцип своевременного введения клеток и биоматериалов.

Его целесообразно использовать при острых заболеваниях, например, инфаркте миокарда. В наших экспериментах начатых еще в 2002-2004 годах было показано, что при моделировании инфаркта миокарда трансплантация МСК эффективна только в период между окончанием реакций некроза (первой и второй волны), воспаления и началом процесса склерозирования миокарда. Введение клеток в период воспаления 1-5 сутки или в момент формирования рубца (позже 24 суток) не приводит к торможению развития сердечной недостаточности. МСК не формируют новые кардиомиоциты, эндотелиоциты и погибают в результате апоптоза или некроза. В процессе инициирования фибриногенеза МСК встают на путь образования рубца и даже развития ХСН. При введении стоматологических имплантатов или биопротезов, пациент необходимо подготовить к проведению данной манипуляции.

5.    Принцип "расшатывания" гомеостатических систем и подготовки (активации) микроокружения (миокарда, костной ткани) к восприятию трансплантируемых клеток или имплантатов.

Очевидно, для большинства тканей и органов при лечении хронических или дегенеративных процессов (хроническая сердечная недостаточность) необходимо перед трансплантацией произвести "расшатывания" ткани и включения каскадоподобного механизма адаптации. Это можно вызвать путем "мягких" повреждений с помощью, например, радиочастотной абляции, лазерного облучения и т.п. В результате активации локального микроокружения, выброса необходимых ростовых факторов, изменений в экстрацеллюлярном матриксе, наблюдается лучшее приживление вводимых МСК и ремоделирование миокарда. "Расшатывание" функциональной активности костной ткани широко использует в аппаратах внешней фиксации при лечении перелом и называется принципом динамизации, т.е. создания микродвижений, что ускоряет процессы заживления перелома.

6.    Принцип достаточности вводимого материала.

Количество трансплантируемых СК имеет строго определенные константы, выход из которых может вызывать два негативных моменты. Для каждой ткани существуют свои качественные и количественные параметры. При недостаточном количестве трансплантируемых СК восстановление морфо-функциональных свойств поврежденного органа не произойдет или будет частичным. Если число вводимых клеток будет превышать оптимальный лимит, то включаться механизмы конкуренции и большая часть СК погибнет в процессе включения механизмов апоптоза, конкуренции или элиминации стволовых клеток за счет миграции в другие ткани. При лечении пациентов с остеопорозом на металлические имплантаты с керамическим покрытие обычно наноситься дополнительный слой аморфных кальциофосфатов, который исполняет роль депо для поддержания достаточного уровня кальция и фосфора для нормального морфогенеза в поврежденной костной ткани.

7.    Принцип адресной доставки.

Анализ наших и литературных данных также свидетельствует о том, что МСК нужно вводить, например, в миокард локально, например, с помощью инъекций, зондов, катетеров и др. систем в периинфарктную зону. Оказалось, что внутривенная трансплантация МСК малоэффективна. Для адресной доставки целесообразно использовать навигационные системы, типа "Элкар Навигатор" или аналогов (рис. 4.2), которые строят трехмерную картину сердечной ткани - 3D (рис. 4.2), определяя зону повреждения, и позволяет доставить МСК в миокард малоинвазивным методом через катетер с высокой точностью. Для материалов используемых в травматологии, ортопедии и стоматологии данный принцип использовался сразу с момента начала его применения при лечении переломов, травм позвоночника, когда появились первые металлические конструкции для проведения остеосинтеза или протезирования зубов.

8.    Принцип иммобилизации клеточного материала.

На основании данных по использованию меченных изотопами СК, иммунологических и гистологических исследований известно, что они не только гибнут, но уже через 1-2 суток после их введения до 60-70% и более трансплантируемых клеток покидают орган, куда их водили за счет хоуминга и миграции в другие ткани и органы. Для приживления СК и встраивания их дифференцированных потомков в репарируемую ткань требуется не менее 6-7 суток. Иммобилизацию клеток можно осуществить за счет нагрузки их наноферретиками и использованием сильного магнитного поля, изменения состояния микроокружения, молекул тормозящих миграцию клеток, применения многоклеточных конструкций или специального носителя (матрикса, скаффолдов ит.п.). Например, нагрузка МСК ферромагнитными наночастицами с последующим применением экзогенного магнитного поля, расположенных в нужном месте, можно обеспечить наведенную иммобилизацию стволовых клеток. Данные технологии позволят существенно повысить устойчивость вводимых клеток к гипоксии при попадании в некротическую зону и апоптозу. Кроме того, с помощью ЯМР можно будет определить, где и как долго в сердечной ткани находятся клетки, нагруженные наночастицами, содержащими Fe, без применения изотопов.

9.    Принцип последовательных трансплантаций.

Для того, чтобы клеточная терапия прошла успешно ее можно проводить в несколько этапов. На примере инфаркта миокарда можно использовать такую схему лечения. Первоначально в миокард вводят мононуклеары костного мозга (3-7 сутки). Эти клетки способствуют ангиогенезу и улучшают морфо-функциональные свойства сердечной ткани. После формирования сосудистого звена приступают ко второму этапу - реконструкции мышечной ткани путем трансплантации перепрограммированных в направлении кардиомиогенеза МСК (12-14 сутки, период активизированного к регенерации микроокружения миокарда). В стоматологии, например, используют сначала введение титанового имплантата с КФ покрытием в кость, а затем, спустя несколько дней надевают на него керамическую коронку, что улучшает приживление и функционирования всей конструкции.

10.    Принцип направленного обучения и реабилитации реконструированных или вновь создаваемых морфо-функциональных структур.


При восстановлении того или иного органа, ткани с помощью СК или биоматериалов возникают новые коммуникационные и морфо-функциональные связи, которые необходимо закрепить. Так, например, при репарации нервной ткани после инсульта вновь восстановленная ткань и комплексы не несут в себе информацию, получаенную в процессе развития организма. Необходимо разрабатывать программы обучения, реабилитации или формирования новых морфо-функциональных систем, а также широко применять физиотерапевтические процедуры, лечебную гимнастику, для того, чтобы больной вернулся к нормальной жизнедеятельности. Аналогчные мероприятия нужно использовать при восстановлении двигательной активности конечностей после переломов, протезировании позвоночника и суставов.




Рис.15. Путь введения (А), аппаратная часть (Б) и катетер (В) для доставки МСК в поврежденный миокард через бедренную артерию. Г - трехмерное изображение сердца с введенным катетером в периинфарктную зону (некротический миокард левого желудочка имеет светло-серый цвет). Д - концевая часть универсального катетера на котором расположен детектор для получения 3D картины сердца, электроды для проведения радиочастотной абляции и иглу через, которую можно адресно вводить МСК путем инъекции.

Резюмируя все вышесказанное можно сделать вывод о том, что стратегия и тактика при проведении клеточной терапии острой и хронической сердечной недостаточности существенно различаются друг от друга. При остром инфаркте миокарда есть "светлый" период, между окончанием стадии воспаления и началом стромогенеза, когда его микроокружение активно и способно включить в сердечную ткань экзогенные МСК. Причем попасть в "светлый" промежуток чрезвычайно сложно из-за того, что необходимую клеточную массу МСК за 12-18 суток культивирования не всегда возможно и следует разрабатывать новые и эффективные биореакторы..
При хронической сердечной недостаточности такого периода практически нет. Введение в данном случае МСК мало эффективно. В миокарде нет места или "ниш" для восприятия вводимых стволовых клеток. Микроокружение миокарда необходимо стимулировать с помощью, например, "мягких" повреждающих воздействий. В наших опытах было установлено, что умеренная радиочастотная абляция может активировать микроокружение миокарда, стабилизировать процесс прогрессирования ХСН и развитие гипертрофии сердца. Естественно, что от эксперимента до внедрения в практику следует провести серьезные предклинические испытания и усовершенствовать техническую базу. При этом кроме радиочастотной абляции можно, очевидно, использовать другие типы воздействия - лазерный, электромагнитный, ударно-пульсовой, механических, ферментативный, лучевой и т.п.. Не исключена и возможность трансплантации не только стволовых клеток, но и искусственно созданных морфо-функциональных единиц или применения комбинированных систем, в которых участвуют не только кардиомиоциты, но и специальные носители, включая интеллектуальные элементы и биоматериалы (Шахов, Попов, 2004; Шахов и др., 2008; Шахов, Крылатов, 2009).

Следует отметить, что малоинвазивный способ доставки СК с помощью катетера можно использовать не только в сердечную ткань, но и по артериальным сосудам практически в любой орган: печень, поджелудочную железу, почки, легкие, головной мозг (рис. 15,16). Кроме бедренной можно использовать: плечевую, сонную артерии, а также венозные, лимфатические пути, перитонеальную, плевральную полости, спинномозговой канал, желудочки головного мозга или осуществлять прямые инъекции в поврежденную ткань и органы с помощью микрохирургической техники.

Полученные нами данные достаточно убедительно свидетельствуют о возможности участия МСК в процессе эктопического костеобразования и в патогенезе развития атеросклероза. Возможно, что он осуществляется за счет процессов опосредованной индукции. Однако мы не знаем, в какой момент своего развития атеросклеротическая бляшка становится привлекательной для циркулирующих МСК, обладающих высокими остеогенными потенциалом, что может вызвать серьезные осложнения при проведении клеточной терапии.

Несмотря на многочисленные достаточно оптимистические настроения, которые имеются у кардиологов, травматологов, ортопедов и стоматологов, основанные на результатах достаточно слабо проработанных экспериментальных и лабораторных исследований, успехи в области практического применения клеточных технологий и продуктов медицинского материаловедения на практике пока еще очень скромные. Очевидно, что именно поэтому, академик РАМН В.И. Шумаков еще в 2004 г. говорил, что в настоящее время клеточные технологии в клинике пока следует рассматривать как "вспомогательный метод лечения". С тех пор ни у нас в стране, ни за рубежом ситуация в данном вопросе практически не изменилась.

Cкорость, с которой новые материалы и клеточные технологии внедряются в клиническую практику настараживает серьезных исследователей и практиков. Часто они не обоснованы патогенетически и проводятся без учета фундаментальных принципов регенерации, репарации живых систем, медицинского материаловедения, биоинженерии и нанотехнологии, а также не учитывают развитие возможных ранних и, особенно, отдаленных отрицательных последствий на имплантаты. Стволовые клетки и ряд биоматериалов, факторов стали рассматривать как своеобразный коммерческий биопродукт от которого можно получить финансовую выгоду. Так, факт первого успешного применения СК в экспериментальной кардиологии на животных S. Makino с соавторами произошел только в 1999 г. Длительность наблюдений в эксперименте и клинике не превышает 10 лет. Это чрезвычайно мало для выявления всех показаний, противопоказаний и отдаленных реакций организма. Если провести аналогию по клеточной терапии лейкозов с помощью пересадки костного мозга и гемопоэтических СК, то от начала исследований до создания эффективного клинического протокола прошло около 30 лет. Мы не знаем, что произойдет в организме больного через 5 и более лет после введения МСК, ЭСК, ФСК или других клеток. Несмотря на все достижения в химии, генетики, биотехнологии и клеточно-молекулярной биологии у фармакологов сроки внедрения новых лекарственных препаратов в клиническую практику от момента возникновения идеи до ее практического внедрения в среднем составляют 10-15 и более лет. Это вызвано тем, что кроме экспериментальных работ, токсикологических испытаний, необходимо провести глубокие и всесторонние предклинические исследования на людях.

Как показывает отечественный и мировой опыт, доля внедрения, казалось бы, перспективных проектов и материалов, в реальную практику, составляет не более 3-5%. Очевидно, это понимают большинство авторитетных исследователей, о чем свидетельствует тот факт, что общее число клинических использований мононуклеаров и МСК для лечения инфаркта миокарда во всем мире не превышает в настоящее время 20000 случаев. За рубежом клеточные технологии, применение новых металлических и керамических материалов, наноимплантатов, активно продвигают в США, Странах ЕС, Китае, Южной Кореи и Японии. Пока Россия, несмотря на наличие многочисленных крупных научных центров и высоко квалифицированных специалистов, несколько отстает от общего мирового уровня, несмотря на то, что МСК впервые были получены в нашей стране, в лаборатории А.Я. Фридентейна еще в 70-х годах прошлого века. Еще достаточно мало внимание уделяется такой новой отрасли как нанотехнология. Для большинства имплантатов, особенно многоуровневых, различные их структуры, можно рассматривать от нанометровых до микрометровых величин. Кроме того такие науки как химия,физика, генетика, вирусология и микробиология уже много лет занимается наноматериалами на молекулярном, атомном и субатомном уровнях. Любой анаэробный или аэробный процесс, гликолиз, синтез белков, молекул ДНК и РНК, протекает с участием биологических нанороботов и структурированных наносистем, формирующих более крупные агрегаты в виде таких структур как лизосомы, рибосомы, не говоря уже о более простых структурах как ферменты. Одним из главных вопросов современной имплантологии как раз и заключается в том, как и каким способом металлический, полимерный, керамический или композитный материал сделать функционально полноценным, биолсовместимым и биоактивным или биоинертным, включая и нанотехнологию. Всвязи с этим правителство РФ и рабочая группа, возглавляемая академиком М.В. Алфимовым, по нанотехнологии выделила следующие направления, которым необходимо создать все условия для их ускоренного развития:

1.    Углеродные наноматериалы.

2.    Новые материалы и технологии для наноэлектроники, оптоэлектроники и спинтроники.

3.    Органические и гибридные наноматериалы.

4.    Полимеры и эластомеры.

5.    Кристаллические материалы со специальными свойствами.

6.    Мехатроника и микросистемная техника.

7.    Композиционные и керамические материалы.

8.    Мембраны и каталитические системы.

9.    Биосовместимые материалы.

10.    Нанодиагностика и зондовые методы.

Еще раз хочется подчеркнуть, что для всестороннего анализа использования биоматериалов, имплантатов, СК в медицине, требуется, обработка информации от тысяч больных, наблюдения которых следует проводить в течение многих лет по единой технологии, требованиями, разработанной для конкретных заболеваний. Это не под силу отдельным учреждениям. Для интенсификации этого процесса следует объединить все усилия в нашей стране. Причем, нельзя ограничиваться только Москвой и Санкт-Питербургом, но и включить в него другие города расположенные в Центральном, Южном, Уральском, Сибирском, Дальне Восточном и других регионах России. Участники данного проекта должны не только обмениваться своими достижениями технологиями, но и оперативно получать всю необходимую информацию, консультацию от других учреждений и сравнивать свои результаты с аналогичными показателями по данному методу лечения, проводить семинары, симпозиумы, конференции и съезды. Кроме развития инфраструктуры требуется и подготовка необходимого числа квалифицированных специалистов по медцинскому материаловедению, биоинженерии и нанотехнологии широкого профиля на базе технических и медико-биологических ВУЗов страны.

Проводимые в последние годы у нас и за рубежом исследования в данном направлении в рамках программы "Новые клеточные технологии - медицине" (2008), наноматериалам, REPAIR-AMI, TOCAPE-AMI, ASTAM, BOOST, ISO и других программ, отличаются по своим протоколам, что затрудняет объективно сравнивать полученные результаты между собой (Assmus et al.,2004; Wollert et al., 2004; Lunde et al., 2005; Minguell et al., 2006; Chrzanowski, 2008; Kamitakahara, 2008; Moseke et al., 2009). В связи с этим, создание единого Регистра, Реестра или стандартов в РФ, соответствующих международным (GMP, GLP), нормативным, правовым и экономическим нормам позволит унифицировать и высокоэффективно развивать новые технологии и материалы для их успешного применения в практической медицине.
Еще одна возможность для продвижения новых материалов, имплантатов, клеточных технологий появилась недавно в рамках 7-й международной программы по Европейскому союзу (ЕС). Как отметил академик РАН и РАМН В.А. Ткачук на прошедшей в г. Томске в 2009 г. конференции по материалам 7 рамочной программы ЕС по международному сотрудничеству с РФ, для продвижения на рынок нового продукта, следует пройти сложный путь, от возникновения идеи, ее проверки и практического внедрения. Данная программа касается многих сторон, в области здравоохранения, биотехнологии, нанонауки , нанотехнологии и создании новых материалов. При анализе проектов применяются такие критерии оценки как использование современных, высококачественных научно-технических подходов, каким способом и какими силами проект будет реализован (материальная база, менеджмент, консорциум) и каков будет вклад или предполагаемый эффект будет на практике от создаваемого продукта или технологии для потребителей. В консорциум обычно входят организации и научные центры, научно исследовательские и высшие учебные университеты и институты из разных стран, в которых проводятся фундаментальные и прикладные работы, подготовка кадров со знанием английского языка на высоком уровне и разработка новых проблем, задач, технологий или материалов.

Обязательным участником такого консорциума должны быть промышленные компании или малые и средние предприятия , например, при университете или институте, в которых будет осуществляться выпуск новых материалов, имплантатов или конструкционных изделий.

Естественно, на пути нового всегда будт различные трудности объективного и субъективного характера. Очевидно, что наблюдаемые в последнее время тенденции к международному сотрудничеству, минуя центральные регионы необходимо и неизбежно. При этом контакты ученых, молодых исследователей и преподавателей станут более интенсивными и продуктиваными, что несомненно повысит уровень научных и практических работ и наблюдамое некоторое отстование будет сглажено. Наблюдаемая глобализация будет только способствовать мировой интеграции и дальнейшему прогруссу в биологии и медицине.

Литература используемая в работе:

Gerhard, Evans, M.J., and M.H. Kaufman Establishment in culture of pluripotent cells from mouse embryos. Nature (Lond.). 1981, v.292: P. 154-156 ;
O.Brustle, K.Choudhary, R.D.McKey et al.; Neuronal stem cells Nature Biotechnol.1998,18, 1040-44 .

Maximow A. Experimentalle untersuchunger zur postfotalen histogenese des myeloiden gewebes// Ziegl. Beitr. Pat. Anat.- 1907.-P. 41.

Максимов А.А. Основы гистологии .-М.-Л.- 1925.- 705 с.

Maximow A.A. Uber undifferenziet Blutzellen und mesenchymalen keimlager im erwchsenen organismus. Klin. Wochenschr.- 1926.-Vol. 5, N 43.-P. 2193-2009.

Maximov A. Handbuch der Mikroskopischen Anatomie des Menschen, II/1 Die Gewebe I / Herausgegeben von W.Mollendorff. - Berlin: Verlag von J.Springer.-1927. - S.232-549.

Maxmiov A/ Bindegewebe unb blutblidende// Handbuch der mirk oskopischen Anatomie des Menschen.- Red.W. Mollendorff.- Berlin, 1927.- Bd.2-233-583.

Maximow A. Culture of blood leucocytes// ARCH. Exp.Zellfprsh.- 1928.- Vol. 5.- P. 169.

Till J., McCholloch E.- Rad. Res., 1961, Vol. 13, p.213-222.

Hochrdlinger K. Jaenisch R.,Yamanaka S., Hyun I. New advances in iPS cell research do not obviate the need for human embryonic stem cells Cell Stem Cell.- 2007.- Vol.1, Iss. 4.- P. 367-368.

Sommer C.A., Stadtfeld M., Murphy G. J. et al. iPS cell generation using a single lentiviral stem cell cassette // Stem cells.- 2009, N 1 on line.

Thomson ЭСК Thomson J. et al. Embryonic stem cell lines derived from human blastocyst; Science;1998,v.282, P.1145-47.

Hochrdlinger K. Jaenisch R.,Yamanaka S., Hyun I. New advances in iPS cell research do not obviate the need for human embryonic stem cells Cell Stem Cell.- 2007.- Vol.1, Iss. 4.- P. 367-368.

Авроров П.Д., Тимофеевский А.Д. Опыт культивирования тканей вне организма.- Томск.- 1914.- 56 с.

Бокерия Л.А., Ступакова И.Н., Самородская И.В. Доказательная медицина и сердечно-сосудистые заболевания . - М.- 2006.- 256 с.

Бокерия Л.А., И.Н., Ступакова, И.В., Самородская, Е.В. Принятие клинических и управленческих решений в системе здравоохранения на основе клинико-эпидемиологических исследований.- М.-2007.-168 с.

Болл С.Дж., Кемпбелл Р., Френсис Г.С. Международное руководство по сердечной недостаточности. М., 1995.- 90с.

Гистология: Учебник. 2-е изд., перераб. и доп./Под ред. Э.Г. Улумбекова, Ю.А. Челышева. - ГЭОТАР-МЕД, 2001.- 327с.

Гюнтер В.Э., Итин В.И., Монасевич Ю.И. и др. Эффекты памяти формы и их применение в медицине.- Новосибирск.: Наука.- 1992.- 742 с.

Гюнтер В.Э., Дамбаев Г.Ц., Сыссотин П.Г. и др. Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы.- Томск: ТГК.- 1998.- 487 с.

Дризе Р.И. Тодрия Т.В., Чертков И.Л. Клональная сукцессия в кроветворной системе: число примитивных стволовых кроветворных клеток и длительность жизни клонов // Бюл. экспер. биол.-1999.- Т.127,N4.-С.3-24.

Дыбан А.П. Стволовые клетки в экспериментальной и клинической медицине // Медицинский академический журнал.-2002.-Т.2, N3.-С.3-24.

Дыгай А.М., Шахов В.П. Роль межклеточных взаимодействий в регуляции гемопоэза.- Томск, ТГУ.- 1989.- 224 с.

Заварзин А.А. Очерки эволюционной гистологии крови и соединительной ткани. М.; Л.; Медицина: 1947.- Т.2.- 273с.

Заварзин А.А. Избранные труды. Т.4. Очерки по эволюционной гистологии.- М.-Л.: Изд-во АН СССР.-1953.- 718 с.

Заварзин А.А. Основы сравнительной гистологии.- Л.: ЛГУ.- 1985.- 400 с.
Йошида С. Физическая мезомеханика как полевая теория// Физическая мезомеханика.- 2005.- Т. 8, N 5.- С.17-22.

Калита В.И. Физика и химия формирования биоинертных и биоактивных поверхностей на имплантатах// Физика и химия обработки материалов. - 2000.-N5.- С.28-45.
Маянский Д.Н. Клетки Купфера и система моннонуклеарных фагоцитов.- Новосибирск: Наука.- 1981.- 172 с.

Потапов И.В., Крашенинников М.Е., Онищенко Н.А. Клеточная кардиомиопластика //Бюлл. трансплантологии и искусственных органов.- 2001, N 2.-С. 1-17.

Потапов И.В., Башкина Л.В., Зайденов В.А., и др. Влияние пересадки эмбриональных кардиомиоцитов и мезенхимальных клеток костного мозга на сократительную функцию сердца при экспериментальном инфаркте миокарда// Вестник трансплантологии и искусственных органов.- 2002.-N3.-С.88-89.

Репин В.С., Сухих Г.Т. Медицинская клеточная биология.- М.:Медицина.- 1998.- 200 с.

Саркисов Д.С. Регенерация и ее клиническое значение.- М.: Медицина,- 1979.- 284 с.

Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме.- М.: Медицина, 1961.- 154 с.

Селье Г. Концепция стресса как мы ее представляем в 1976 году.- Киев: Наукова Думка.- 1977.- С.27-51.

Селье Г. Стресс без дистресса.- М.: Прогресс.- 1979.- 124 с.

Судаков К.В. Новые аспекты классической концепции стресса// Бюлл. Экспер. Биол.- 1997.- Т.123,N 2.- С.124-128.

Сухих Г.Т. Трансплантация фетальных тканей и клеток: настоящее и будущее// Бюллетень экспериментальной биологии и медицины.- 1998.- Т. 126 (приложение 1) С. 3-13.

Сухих Г.Т., Богданова И.М., Малайцев В.В. и др. Иммунологические аспекты трансплантации фетальных клеток// Бюлл. Эксп. Биол. и Мед.- 1998.- Т. 126, (приложение 1).-С. 178-181.

Фриденштейн А.Я.,Лалыкина К.С. Индукция костной ткани и остеогенные клетки-предшественники.-М.: Медицина.- 1973.- 220 с.

Фриденштейн А.Я. Лурия Е.А. Клеточные основы кроветворного микроокружения.-М.: Медицина.-1980.-210 с.

Friedenstein A.J., Latzinik N.W., Grosheva A.G. et al. Marrow microenvironment transfer by heterotopic transplantation of freshly isolated and cultured cells in porous sponges// Exp. Hematol.- 1982.- V.10.-P.217-227.

Чертков И.Л., Гуревич О. А. Стволовая кроветворная клетка и ее микроокружение.- М.: Медицина.-1984.-194 с.

Шахов В.П. Дрейфующий медленно развивающийся каскадоподобный механизм адаптации при действии на организм экстремальных факторов// Бюлл. Эксп. Биол. и Мед.-1996.-Т.121,N 5.-С.571-574.

Шахов В.П., Шахова С.С. Быстро-и медленноразвивающийся каскадоподобный механизм адаптации при действии на организм экстремальных факторов Быстро-и медленно развивающийся каскадоподобный механизм адаптации при действии на организм экстремальных факторов/ 1-й Российский конгресс патофизиологов.-М.,1996.-С.234.

Шахов В.П., Гумилевский Б.Ю., Курилов И.Н. и др. Феномен трехклеточной кооперации макофаг-Т-лимфоцит - кроветворная клетка в гемопоэтическом островке костного мозга при стрессе// Иммунология.- 1999.-N3.-С.25-27.

Shakhov V., Karlov A.V., Shakhova S.S., Kurilov I.N. Role of neuro-endocrine, T-lymphocitary, reticuloendothelial systems in regulation ectopic bone formation in vivo at fractures / 4 Congress of European Federation of National Associated of Orthopaedic and Traumatology.-Brussels.-1999.-P.075.

Шахов В.П., Карлов А.В., Шахова С.С., Курилов И.Н. Репликация гемопоэтических островков в культуре ткани in vitro // Цитология.-1999.-Т.41, N 3,4- С.324-325.
Shakhov V.P., Karlov A.V. Formation of calcium phosphate particles rosettes by mononuclears of peripheral blood /6 World Biomaterials Congress Kamuela, Hawaii, USA.-2000.-P.1354.

Shakhov V.P., Karlov A.V., Vereshaguin V.I., Ignatov V.P., Belomestnova E.N., Ivin M.A., Shashkin A.B. The composite macro porous glass-ceramic coating for titanium orthopedic implants / 6th World Biomaterials Congress Kamuela, Hawaii, USA.-2000.-P.1536.

Shahov V., Popov S., Krylatov A., Kostrikin A., Faddev M. Cellular cardiomyoplasty using stem cells extracted from newborn ret heart Cellular cardiomyoplasty using stem cells extracted from newborn ret heart /24 Annual scientific sessions, NASPE.-Washington, USA.-2003.-Abst.543.-P. 1064.

Шахов В.П., Попов С.В. Стволовые клетки и кардиомиогенез в норме и патологии.- Томск.: SТТ.- 2004.- 178 с.

Шахов В.П., Латюшин Я.В., Попов С.В., Сипок А.П. Принципы использования фундаментальных основ клеточной и молекулярной биоинженерии для повышения физиологических возможностей живых систем .- М.: МГОУ, 2008.- 252 с.

Шахов В.П., Карлов А.В., Хлусов И.А. Мезенхимальные стволовые клетки и остеогенез // Гений ортопедии.- 2003, N2.-С. 116-120.

Шахов В.П., Попов С.В., Кокарев О.В., Афанасьев С.А. Перспективы
Шахов В.П., Попов С.В. Стволовые клетки и кардиомиогенез в норме и патологии.- Томск.: SТТ.- 2004.- 178 с.

Шахов В.П., Хлусов И.А., Дамбаев Г.Ц. и др. Введение в методы культуры клеток, биоинженерии органов и тканей.-Томск: STT.- 2004.- 386 с.

Шахов В..П., Попов С.В., Афанасьев С.А. Мезенхимальные островки - как структурно-функциональные единицы мезенхимопоэза // Вестник аритмологии- 2004.-N 35, приложение А.- 580.

Шахов В.П., Кокарев О.В., Попов С.В. и др. Феномен формирования мезенхимльных островков из клеток костного мышей в системе in vitro// Бюллетень сибирской медициныю-2004, N 1.- С.60-62.

Шахов В.П., Рябов С.В., Афанасьев С.А., Попов С.В. и др. Влияние граноцита на костномозговые мезенхимальные стволовые клетки и ремоделирование поврежденного миокарда/ The XII Symposium of the Russia-Japan Medical Exchange.- Krasnoyarsk, Russia.- 2005.- P. 246.

Шахов В.П.., Кокарев О.В. Попов С.В. и др. Поведение мезенхимальных стволовых клеток, содержащих наноферромагнитные частицы в культуре ткани in vitro/ Ежегодная Всероссийская и международная научная конференция "Стволовые клетки и перспектива их использования в здравоохранении".- Москва.- 2006.- С.74-78.

Шахов ВП., Попов С.В., Кострикин А.А., Щелгаев Н.Ю. Иллюзии и реальности проведения клеточной терапии и острой и хроническом сердечной недостаточности/ Москва, 13 съезд кардиохирургов, 2008, с. 152.

Шахов В.П., Байков А.Н., Сипок А.П. Влияние мезомеханики на морфогенез стволовых клеток/ Москва.- Ежегодная Всероссийская и международная конференция " Стволовые клетки и перспективы их использования в здравоохранении".- 2008,-С. 61-65.

Шахов В.П., Попов С.В., Латюшин Я.В., Павлова В.И. Роль цитокинов и гранулоцитарного колониестимулирующего фактора в локальной регуляции гомеостаза костного мозга на уровне мезенхимальных стволовых клеток при моделировании гипокинезии/ Челябинск, ТПА.-2008.- С.1-9.

Шахов В.П., Латюшин Я.В., Попов С.В., Сипок А.П. Принципы использования фундаментальных основ клеточной и молекулярной биоинженерии для повышения физиологических возможностей живых систем .- М.: МГОУ, 2008.- 252 с.

Шевченко Ю.Л. Экспериментальное обоснование возможности имплантации эмбриональных кардиомиоцитов в комплексной терапии миокардиальной слабости// Физиология человека.- 1999.-Т.25, N4.- С.109-117.

Шевченко Ю.Л. Медико-биологические и физиологические основы в сердечно-сосудистой хирургии.- М.: Наука.- 2006.- 288 с

Шмальгаузен И.И. Факторы эволюции.- М.: Наука.- 1968.

Шмальгаузен И.И. Проблема дарвинизма.- М.: Наука.- 1969.

Шумаков В.И. Искусственные органы.- М.: Медицина.- 1990.-270 с.

Шумаков В.И., Онищенко Н.А., Крашенинников М.Е. и др. Костный мозг как источник получения мезенхимальных клеток для восстановительной терапии поврежденных органов// Вестник трансплантологии и искусственных органов.- 2002.- N 4.- С.3-6.

Шумаков В.И., Онищенко Н.А., Крашенинников М.Е., и др. Дифференцировка стромальных стволовых клеток костного мозга в кардиомиоцитоподобные клетки у различных видов млекопитающих// Бюлл. зксп. биол. и мед.-2003.- Т.135,N 4.- С. 461-465.

Шумаков В.И., Казаков Э.Н., Онищенко Н.А. и др. Первый опыт клинического применения аутологичных мезенхимальных стволовых клеток костного мозга для восстановления сократительной функции миокарда//Российский кардиологический журнал- 2003 , N5 .- С.5-12.

Bodhak S., Nath S., Basu B. Friction and wear properties of novel HDPE-HAp-Al2O3 biocomposites against alumina counterface// Journal of Biomaterials aplication.- 2009.-Vol 23.-Р. 407- 433.

Bruijn J.D. Calcium phosphate biomaterials : Bone-bonding and biodegradation properties.- Leiden, 1993.- 170 p.

Beyer N., Meirelles S. L. Mesenchymal stem cells: isolation, in vitro expansion and characterization. // Handb. Exp. Pharmacol.- 2006.-Vol.174.- P.249-282.

Bianco P., Riminucci M., Kuznetsov S. et al. Multipotential cells in the bone marrow stroma: regulation in the context of organ physiology// Crit. Rev. Eukaryot Gene Expr. - 1999.-N 9.-P.159-173.

Block G.J., Ohkouchi S., Fung F. et al. Multipotent stromal cells (MSCs) are activated to reduce apoptosis in part by upregulation and secretion of stanniocalcin-1 (STC-1) // Stem cells.- 2008, N 12.- on line.

Bockris J. O`M., Khan S.U.M., Surface electrochemistry, A molecular level approach. 1993.- New York-London: Plenum.- 203 p.

Bodde E.W., Cammaert C.T., Wolke J.G., Spauwen P.H., Jansen J.A. Investigation as to the osteoinductivity of macroporous calcium phosphate cement in goats.// J. Biomed. Mater. Res. B Appl. Biomater.- 2007.- Feb 22.

Damoiseaux R., Sherman S.P., Alva A., Peterson C., Pyle A.D. Integrated chemical genomics reveals modifiers of survival in human embryonic stem cells // Stem Cells.-2008.-N.12. on line.

Dawidowicz A., Pielka S., Paluch D., Kuryszko J., Staniszewska-Ku? J., Solski L. Application of elemental microanalysis for estimation of osteoinduction and osteoconduction of hydroxyapatite bone implants //Polim. Med.- 2005.- Vol. 35, N 1.- P.3-14.

Pourbaix M. Atlas of electrochemical equilibrium in aqueous solutions/ National Association of Corrosion Engineers, Houston, Texas.- 1974.-140 p.
Pourbaix M.,Electrochemical Corrosion of Metallic Biomaterials// Biomaterials.- V. 5.-1984.-P. 122-134.

Schofield R. The relationship between the spleen colony-forming cell and the haemopoietic stem cell. A hypothesis //Blood Cells.-1978.- Vol. 4.- P. 7-25.

Sommer C.A., Stadtfeld M., Murphy G. J. et al. iPS cell generation using a single lentiviral stem cell cassette // Stem cells.- 2009, N 1 on line.

Assmus B., Schachinger V., Britten M.B. et al. Transplantation of progenitor cells and regeneration enhancement in acute myocardial Infarction: final one-year results of the TOCAPE-AMI trial // J. Am. Coll. Cardiol.- 2004.- Vol.44.-P.1690-1699.

Diederichsen A.C., Moller J.E., Kristiansen M.A. Stem cell therapy in ischemic heart disease // Ugeskr Laeger.- 2006.- Vol. 168, N 11.-P.1111-1114.

Tomoda K., Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors Cell.- 2007.- Vol. 131.- P. 861-872.

Yamanaka, S. Strategies and new developments in the generation of patient-specific pluripotent stem cells Cell Stem Cell.-2007.- Vol.1.- P.39-49.

Hochrdlinger K. Jaenisch R.,Yamanaka S., Hyun I. New advances in iPS cell research do not obviate the need for human embryonic stem cells Cell Stem Cell.- 2007.- Vol.1, Iss. 4.- P. 367-368.

Passier R., Laake L., Mummery C.L. Stem-cell-based therapy and lessons from the heart//Nature.- 2008.-Vol. 453.-P. 322-329.

Калита В.И. Физика и химия формирования биоинертных и биоактивных поверхностей на имплантатах// Физика и химия обработки материалов. - 2000.-N5.- С.28-45.

Карлов А.В., Шахов В.П. Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики.- Томск: STT.- 2001.- 480 с.

LeGeros R.Z. Calcium phosphates in oral biology and medicine.- Basel .-1991.-221 p.

10.11.2009
www.viperson.ru



Док. 606860
Опублик.: 10.11.09
Число обращений: 0

  • Шахов Владимир Павлович

  • Евразийская интеграция
    eurasian-integration.org


     








    Наши партнеры

    politica.viperson.ru
    vibory.viperson.ru
    narko.viperson.ru
    pressa.viperson.ru
    srv1.viperson.ru
    Разработчик Copyright © Некоммерческое партнерство `Научно-Информационное Агентство `НАСЛЕДИЕ ОТЕЧЕСТВА``