350 руб
Журнал «Нейрокомпьютеры: разработка, применение» №7 за 2013 г.
Статья в номере:
Стволовые клетки для коррекции нейродегенеративных расстройств
Ключевые слова: нейродегенеративные заболевания нейротрансплантация незрелая нервная ткань культуры стволовых клеток разного генеза нейральные стволовые клетки (НСК) стволовые клетки с нейрогенным потенциалом из тканей взрослого организма индуцированные плюрипотентные стволовые клетки прямое репрограммирование соматических клеток НСК/прогениторные клетки нейроны глия
Авторы:
Е.В. Лосева - д.биол.н., гл. науч. сотрудник, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Аннотация:
Приведены экспериментальные работы последнего десятилетия, в которых для коррекции нейродегенеративных расстройств используют трансплантацию культивированных стволовых клеток различного происхождения, что позволяет существенно уменьшить количество первичного донорского материала. Трансплантация культивированных нейральных стволовых клеток (НСК), полученных из эмбриональных и плюрипотентных стволовых клеток, опасна из-за возможности образования опухолей в мозге реципиента. Наилучшие терапевтические результаты дает нейротрансплантация культур НСК, полученных из эмбриональных закладок нервной системы. Проведен поиск тканевых источников стволовых клеток с нейрогенным потенциалом во взрослом организме, что еще в большей степени уменьшает этические проблемы. Наработка индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) из соматических клеток полностью решает этические проблемы при нейротрансплантации, но не освобождает от проблемы образования опухолей. Наиболее прогрессивная технология на сегодняшний день - прямое репрограммирование соматических клеток в плюрипотентные нейральные стволовые/прогениторные клетки, дающие начало нейронам и глиальным элементам, или нейроны узкой специализации, в частности, дофаминергические. Проанализирован опыт применения стволовых клеток разного генеза в клинике для лечения заболеваний ЦНС.
Страницы: 32-44
Список источников

  1. Александрова М.А. Биологические основы нейротрансплантации // Онтогенез. 2001. 32(2). С. 106-113.
  2. Виноградова О.С. Проблема трансплантации в центральную нервную систему млекопитающих // Журн. высш. нервн. деят-ти. 1995. 35(1). С. 132-138.
  3. Глис Изучение регенерации коры мозга с применением имплантатов. Из «Регенерация центральной нервной системы». М.: Иностранная литература. 1959. С. 75-86.
  4. Гуляева Н.В., Ермакова И.В., Курбатова М.Б., Лосева Е.В., Лущекина Е.А., Обидин А.Б., Хоничева Н.М. Свободнорадикальное окисление липидов мозга при повреждении миндалины и трансплантации в поврежденный участок эмбриональной мозговой ткани // Нейрохимия. 1990. 9(1). C. 68-74.
  5. Ермакова И.В. Компенсаторно-восстановительные процессы при внутримозговой трансплантации незрелой нервной ткани. Доктор. диссертация. М., 2001.
  6. Журавлева З.Н. Ультраструктурное исследование пластичности клеточных элементов и межклеточных взаимодействий в трансплантатах нервной ткани. Доктор. диссертация. Пущино, 1999.
  7. Лосева Е.В. Нейротрансплантация фетальных тканей и компенсаторно-восстановительные процессы в ЦНС реципиентов // Успехи физиол. наук. 2001. 2(1). C. 19-37.
  8. Лосева Е.В., Ермакова И.В., Михеева Т.С. Влияние нейротрансплантата эмбриональной ткани на реактивные процессы при травмах мозга крыс // Изв. АН СССР. Серия биол. 1989. 4. C. 605-609.
  9. Лосева Е.В., Подгорный О.В., Полтавцева Р.А., Марей М.В., Логинова Н.А., Курская О.В., Сухих Г.Т., Чайлахян Р.К., Александрова М.А. Эффекты нейротрансплантации культивируемых нейральных и мезенхимальных стволовых клеток человека на обучение и состояние мозга крыс после гипоксии // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2011. 97(2). C. 155-168.
  10. Отеллин В.А. Морфологические обоснования применения метода нейротрансплантации в клинике. Обзор // Вопросы нейрохирургии. 1999. 4. C. 32-37.
  11. Подгорный О.В., Хейфец И.В., Александрова М.А., Лосева Е.В., Ревищин А.В., Полтавцева Р.А., Марей М.В., Корочкин Л.И., Сухих Г.Т. Нормализация поведения крыс после гипоксии нейральными стволовыми клетками человека // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2004. 137(4). C. 394-398.
  12. Полежаев Л.В., Александрова М.А. Трансплантация ткани мозга в норме и патологии. М.: Наука. 1986. 152 с.
  13. Полежаев Л.В., Александрова М.А., Витвицкий В.Н., Черкасова Л.В. и др. Трансплантация ткани мозга в биологии и медицине. М.: Наука. 1993. 239 с.
  14. Сухих Г.Т., Малайцев В.В. Нейральная стволовая клетка: биология и перспективы нейротрансплантации // Бюллетень эксп. биол. и мед. 2001. 131(3). C. 244-255.
  15. Угрюмов М.В. Экспериментальная и клиническая нейротрансплантация - современное состояние и перспективы. // Наука долголетия. 2001. 1. В формате *.pdf (размер - 882 Kb)
  16. Чернилевский В.Е. Роль стволовых клеток в самообновлении организмов и возможности продления жизни // Доклады МОИП. Секция геронтологии. М., 2008. (41). C. 82-95.
  17. Abdullah A.I., Pollock A., Sun T. The path from skin to brain: generation of functional neurons from fibroblasts // Mol Neurobiol. 2012. № 45(3). P. 586-595.
  18. Amoh Y., Katsuoka K., Hoffman R.M. The advantages of hair follicle pluripotent stem cells over embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells for regenerative medicine // J. Dermatol. Sci. 2010. Однако, № 60(3). P. 131-137.
  19. Anokye-Danso F., Trivedi C.M., Juhr D., Gupta M., Cui Z., Tian Y., Zhang Y., Yang W., Gruber P.J., Epstein J.A., Morrisey E.E. Highly efficient miRNA-mediated reprogramming of mouse and human somatic cells to pluripotency // Cell Stem Cell. 2011. № 8(4). P. 376-88.
  20. Antonucci I., Pantalone A., Tete S., Salini V., Borlongan C.V., Hess D., Stuppia L. Amniotic fluid stem cells: a promising therapeutic resource for cell-based regenerative therapy // Curr. Pharm. Des. 2012. 18(13). P. 1846-1863.
  21. Arien-Zakay H., Lecht S., Nagler A., Lazarovici P.Neuroprotection by human umbilical cord blood-derived progenitors in ischemic brain injuries // Arch. Ital. Biol. 2011. № 149(2). P. 233-245.
  22. Azmitia E, Bjorklund A. (Ed.). Cell and tissue transplantation into the adult brain. NY, US. 1987. XVI. 813 p.
  23. Ben-Hur T. Cell therapy for multiple sclerosis // Neurotherapeutics. 2011. № 8(4). P. 625-642.
  24. Björklund A., Stenevi U. Intracerebral neural implants: neuronal replacement and reconstruction of damaged circuitries // Annu. Rev. Neurosci. 1984. № 7. P. 279-308.
  25. Bray G.M. Neural transplantation // Current Opinion in Neurology and Neurosurgery. 1990. № 3(6). P. 926-933.
  26. Caiazzo M., Dell'Anno M.T., Dvoretskova E., Lazarevic D., Taverna S., Leo D., Sotnikova T.D., Menegon A., Roncaglia P., Colciago G., Russo G., Carninci P., Pezzoli G., Gainetdinov R.R., Gustincich S., Dityatev A., Broccoli V. Direct generation of functional dopaminergic neurons from mouse and human fibroblasts // Nature. 2011. № 476(7359). P. 224-227.
  27. Chen L.W., Kuang F., Wei L.C., Ding Y.X., Yung K.K., Chan Y.S.Potential application of induced pluripotent stem cells in cell replacement therapy for Parkinson's disease // CNS Neurol. Disord. Drug Targets. 2011. № 10(4). P. 449-458.
  28. Correia A.S., Anisimov S.V., Li J.Y., Brundin P. Stem cell-based therapy for Parkinson's disease // Ann. Med. 2005. № 37(7). P. 487-498.
  29. Corti S., Nizzardo M., Simone C., Falcone M., Donadoni C., Salani S., Rizzo F., Nardini M., Riboldi G., Magri F., Zanetta C., Faravelli I., Bresolin N., Comi G.P. Direct reprogramming of human astrocytes into neural stem cells and neurons // Exp. Cell Res. 2012. № 318(13). P. 1528-1541.
  30. Cossetti C., Alfaro-Cervello C., Donegà M., Tyzack G., Pluchino S. New perspectives of tissue remodelling with neural stem and progenitor cell-based therapies // Cell Tissue Res. 2012. № 349(1). P. 321-329.
  31. Dunnett SB, Rosser A.E. Clinical translation of cell transplantation in the brain. Curr Opin Organ Transplant. 2011. № 16(6). P. 632-639. Review.
  32. De Feo D., Merlini A., Laterza C., Martino G. Neural stem cell transplantation in central nervous system disorders. C. from cell replacement to neuroprotection // Curr. Opin. Neurol. 2012. № 25(3). P. 322-333.
  33. Delcroix G.J., Schiller P.C., Benoit J.P., Montero-Menei C.N. Adult cell therapy for brain neuronal damages and the role of tissue engineering // Biomaterials. 2010. № 31(8). P. 2105-2120.
  34. Ende N., Chen R. Parkinson's disease mice and human umbilical cord blood // J. Med. 2002. № 33(1-4). P. 173-180.
  35. Fink J.S., Schumacher J.M., Ellias S.L., Palmer E.P., Saint-Hilaire M., Shannon K., Penn R., Starr P., VanHorne C., Kott H.S., Dempsey P.K., Fischman A.J., Raineri R., Manhart C., Dinsmore J., Isacson O. Porcine xenografts in Parkinson's disease and Huntington's disease patients: preliminary results // Cell Transplant. 2000. № 9(2). P. 273-278.
  36. Freed W.J., Rosenstein J.M. Neural transplantation: a report on the IVth International Symposium // J. Neural Transplant Plast. 1993. № 4(2). P. 61-96.
  37. Galvin K.A., Jones D.G. Adult human neural stem cells for cell-replacement therapies in the central nervous system // Med. J. 2002. № 177(6). P. 316-318.
  38. Gao A., Peng Y., Deng Y., Qing H. Potential therapeutic applications of differentiated induced pluripotent stem cells (iPSCs) in the treatment of neurodegenerative diseases // Neuroscience. 2012. № 228. P. 47-59.
  39. Guzman R., Choi R., Gera A., De Los Angeles A., Andres R.H., Steinberg G.K. Intravascular cell replacement therapy for stroke // Neurosurg. Focus. 2008. № 24(3-4). E15.
  40. Han D.W., Tapia N., Hermann A., Hemmer K., Höing S., Araúzo-Bravo M.J., Zaehres H., Wu G., Frank S., Moritz S., Greber B., Yang J.H., Lee H.T., Schwamborn J.C., Storch A., Schöler H.R. Direct reprogramming of fibroblasts into neural stem cells by defined factors // Cell Stem Cell. 2012. № 10(4). P. 465-472.
  41. Hewitt K.J., Garlick J.A. Cellular reprogramming to reset epigenetic signatures // Mol. Aspects Med. 2012 Sep 5. pii.: S0098-2997(12)00114-8. Doi.: 10.1016/j.mam.2012.08.002. [Epub ahead of print]
  42. Honmou O., Onodera R., Sasaki M., Waxman S.G., Kocsis J.D. Mesenchymal stem cells: therapeutic outlook for stroke // Trends Mol. Med. 2012. № 18(5). P. 292-297.
  43. Huang H., Chen L., Xi H., Wang Q., Zhang J., Liu Y., Zhang F. Olfactory ensheathing cells transplantation for central nervous system diseases in 1,255 patients // Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi. 2009. № 23(1). P. 14-20.
  44. Imamura K., Inoue H. Research on neurodegenerative diseases using induced pluripotent stem cells // Psychogeriatrics. 2012. № 12(2). P. 115-119.
  45. Inoue H. Neurodegenerative disease-specific induced pluripotent stem cell research // Exp. Cell Res. 2010. № 316(16). P. 2560-2564.
  46. Jain K.K. Cell therapy for CNS trauma // Mol. Biotechnol. 2009. № 42(3). P. 367-376.
  47. Jiang Y., Zhu J., Xu G., Liu X. Intranasal delivery of stem cells to the brain. Expert Opin. Drug Deliv. 2011. № 8(5). P. 623-632.
  48. Kim H., Cooke M.J, Shoichet M.S. Creating permissive microenvironments for stem cell transplantation into the central nervous system // Trends Biotechnol. 2012. № 30(1). P. 55-63.
  49. Kim J., Su S.C., Wang H., Cheng A.W., Cassady J.P., Lodato M.A., Lengner C.J., Chung C.Y., Dawlaty M.M., Tsai L.H., Jaenisch R. Functional integration of dopaminergic neurons directly converted from mouse fibroblasts // Cell Stem Cell. 2011. № 9(5). P. 413-419.
  50. Kim K., Doi A., Wen B., Ng K., Zhao R., Cahan P., Kim J., Aryee M.J., Ji H., Ehrlich L.I., Yabuuchi A., Takeuchi A., Cunniff K.C., Hongguang H., McKinney-Freeman S., Naveiras O., Yoon T.J., Irizarry R.A., Jung N., Seita J., Hanna J., Murakami P., Jaenisch R., Weissleder R., Orkin S.H., Weissman I.L., Feinberg A.P., Daley G.Q. Epigenetic memory in induced pluripotent stem cells // Nature. 2010. № 467(7313). P. 285-290.
  51. Knippenberg S., Thau N., Schwabe K., Dengler R., Schambach A., Hass R., Petri S. Intraspinal injection of human umbilical cord blood-derived cells is neuroprotective in a transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis // Neurodegener. Dis. 2012. № 9(3). P. 107-120.
  52. Kocsis J.D., Lankford K.L., Sasaki M., Radtke C. Unique in vivo properties of olfactory ensheathing cells that may contribute to neural repair and protection following spinal cord injury // Neurosci Lett. 2009. № 456(3). P. 137-142.
  53. Kooreman N.G., Wu J.C. Tumorigenicity of pluripotent stem cells: biological insights from molecular imaging // J. R. Soc. Interface. 2010. № 7 Suppl 6. Р. 753-763.
  54. Krüger S., Sievers J., Hansen C., Sadler M., Berry M. Three morphologically distinct types of interface develop between adult host and fetal brain transplants: implications for scar formation in the adult central nervous system // J. Comp. Neurol. 1986. № 249(1). P. 103-116.
  55. Lee H.J., Lee J.K., Lee H., Shin J.W., Carter J.E., Sakamoto T., Jin H.K., Bae J.S. The therapeutic potential of human umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells in Alzheimer's disease // Neurosci. Lett. 2010. № 481(1). P. 30-35.
  56. Lepski G., Jannes C.E., Wessolleck J., Kobayashi E., Nikkhah G. Equivalent neurogenic potential of wild-type and GFP-labeled fetal-derived neural progenitor cells before and after transplantation into the rodent hippocampus. Transplantation. 2011. № 91(4). P. 390-397.
  57. Liu X., Li F., Stubblefield E.A., Blanchard B., Richards T.L., Larson G.A., He Y., Huang Q., Tan A.C., Zhang D., Benke T.A., Sladek J.R., Zahniser N.R., Li C.Y. Direct reprogramming of human fibroblasts into dopaminergic neuron-like cells // Cell Res. 2012. № 22(2). P. 321-332.
  58. Lujan E., Chanda S., Ahlenius H., Südhof T.C., Wernig M. Direct conversion of mouse fibroblasts to self-renewing, tripotent neural precursor cells // Proc. Natl. Acad .Sci U. S. A. 2012. № 109(7). P. 2527-2532.
  59. Marshall C.T., Lu C., Winstead W., Zhang X., Xiao M., Harding G., Klueber K.M., Roisen F.J. The therapeutic potential of human olfactory-derived stem cells // Histol. Histopathol. 2006. № 21(6). P. 633-643.
  60. Martinez-Fernandez A., Nelson T.J., Terzic A. Nuclear reprogramming strategy modulates differentiation potential of induced pluripotent stem cells // J. Cardiovasc. Transl. Res. 2011. № 4(2). P. 131-137.
  61. Masri M.A. The mosaic of immunosuppressive drugs // Mol. Immunol. 2003. № 39(17-18). P. 1073-1077.
  62. Matsui T., Takano M., Yoshida K., Ono S., Fujisaki C., Matsuzaki Y., Toyama Y., Nakamura M., Okano H., Akamatsu W. Neural stem cells directly differentiated from partially reprogrammed fibroblasts rapidly acquire gliogenic competency. Stem Cells. 2012. № 30(6). P. 1109-1119.
  63. Mejía-Toiber J., Castillo C.G., Giordano M. Strategies for the development of cell lines for ex vivo gene therapy in the central nervous system // Cell Transplant. 2011. № 20(7). P. 983-1001.
  64. Milyushina L.A., Verdiev B.I., Kuznetsova A.V., Aleksandrova M.A. Expression of multipotent and retinal markers in pigment epithelium of adult human in vitro // Bull. Exp. Biol. Med. 2012. № 153(1). P. 157-162.
  65. Mizuno H. The potential for treatment of skeletal muscle disorders with adipose-derived stem cells // Curr. Stem Cell Res. Ther. 2010. № 5(2). P. 133-136.
  66. Moore K.E., Mills J.F., Thornton M.M. Alternative sources of adult stem cells: a possible solution to the embryonic stem cell debate // Gend. Med. 2006. № 3(3). P. 161-168.
  67. Muguruma K., Sasai Y. In vitro recapitulation of neural development using embryonic stem cells. C. from neurogenesis to histogenesis // Dev. Growth Differ. 2012. № 54(3). P. 349-357.
  68. Pang Z.P., Yang N., Vierbuchen T., Ostermeier A., Fuentes D.R., Yang T.Q., Citri A., Sebastiano V., Marro S., Südhof T.C., Wernig M. Induction of human neuronal cells by defined transcription factors // Nature. 2011. № 476(7359). P. 220-223.
  69. Paspala S.A., Murthy T.V., Mahaboob V.S., Habeeb M.A.Pluripotent stem cells - a review of the current status in neural regeneration // Neurol. India. 2011. № 59(4). P. 558-565.
  70. Petit I., Kesner N.S., Karry R., Robicsek O., Aberdam E., Müller F.J., Aberdam D., Ben-Shachar D. Induced pluripotent stem cells from hair follicles as a cellular model for neurodevelopmental disorders // Stem Cell Res. 2012. № 8(1). P. 134-140.
  71. Polo J.M., Liu S., Figueroa M.E., Kulalert W., Eminli S., Tan K.Y., Apostolou E., Stadtfeld M., Li Y., Shioda T., Natesan S., Wagers A.J., Melnick A., Evans T., Hochedlinger K. Cell type of origin influences the molecular and functional properties of mouse induced pluripotent stem cells // Nat. Biotechnol. 2010. № 28(8). P. 848-855.
  72. Reekmans K., Praet J., Daans J., Reumers V., Pauwels P., Van der Linden A., Berneman Z.N., Ponsaerts P. Current challenges for the advancement of neural stem cell biology and transplantation research // Stem Cell Rev. 2012. № 8(1). P. 262-278.
  73. Rietze R.L., Reynolds B.A. Neural stem cell isolation and characterization // Methods Enzymol. 2006. № 419. P. 3-23.
  74. Ring K.L., Tong L.M., Balestra M.E., Javier R., Andrews-Zwilling Y., Li G., Walker D., Zhang W.R., Kreitzer A.C., Huang Y. Direct reprogramming of mouse and human fibroblasts into multipotent neural stem cells with a single factor // Cell Stem Cell. 2012. № 11(1). P. 100-109.
  75. Saburina I.N. Embryonic nervous tissue transplantation accelerates restoration of hypoxia-damaged blood-brain barrier in rats // J. Hirnforsch. 1989. № 30(6). P. 737-745.
  76. Sensebé L., Bourin P. Mesenchymal stem cells for therapeutic purposes // Transplantation. 2009. № 87(9 Suppl). Р. 49-53.
  77. Shi X., Kang Y., Hu Q., Chen C., Yang L., Wang K., Chen L., Huang H., Zhou C. A long-term observation of olfactory ensheathing cells transplantation to repair white matter and functional recovery in a focal ischemia model in rat // Brain Res. 2010. № 1317. P. 257-267.
  78. Shyu W.C., Liu D.D., Lin S.Z., Li W.W., Su C.Y., Chang Y.C., Wang H.J., Wang H.W., Tsai C.H., Li H.Implantation of olfactory ensheathing cells promotes neuroplasticity in murine models of stroke // J. Clin. Invest. 2008. № 118(7). P. 2482-2495.
  79. Srivastava A.S., Malhotra R., Sharp J., Berggren T. Potentials of ES cell therapy in neurodegenerative diseases // Curr. Pharm. Des. 2008. № 14(36). P. 3873-3879.
  80. Stabenfeldt SE, Irons HR, Laplaca M.C. Stem cells and bioactive scaffolds as a treatment for traumatic brain injury // Curr. Stem Cell Res. Ther. 2011. № 6(3). P. 208-220.
  81. Tate C.C., Shear D.A., Tate M.C., Archer D.R., Stein D.G., LaPlaca M.C. Laminin and fibronectin scaffolds enhance neural stem cell transplantation into the injured brain // J. Tissue Eng. Regen. Med. 2009. № 3(3). P. 208-217.
  82. Taupin P. Adult neurogenesis in the mammalian central nervous system. C. functionality and potential clinical interest // Med. Sci. Monit. 2005. № 11(7). RA247-252.
  83. Thier M., Wörsdörfer P., Lakes Y.B., Gorris R., Herms S., Opitz T., Seiferling D., Quandel T., Hoffmann P., Nöthen M.M., Brüstle O., Edenhofer F. Direct conversion of fibroblasts into stably expandable neural stem cells // Cell Stem Cell. 2012. № 10(4). P. 473-479.
  84. Tutter A.V., Baltus G.A., Kadam S. Embryonic stem cells. C. a great hope for a new era of medicine // Curr. Opin. Drug Discov. Devel. 2006. № 9(2). P. 169-175.
  85. Webber A., Hirose R., Vincenti F. Novel strategies in immunosuppression. C. issues in perspective // Transplantation. 2011. № 91(10). P. 1057-1064.
  86. Ying C., Hu W., Cheng B., Zheng X., Li S. Neural Differentiation of Rat Adipose-Derived Stem Cells in Vitro // Cell Mol. Neurobiol. 2012 May 9. [Epub ahead of print]
  87. Zeng X., Rao M.S. Human embryonic stem cells. C. long term stability, absence of senescence and a potential cell source for neural replacement // Neuroscience. 2007. № 145(4). P. 1348-1358.
  88. Zou Z., Jiang X., Zhang W., Zhou Y., Ke Y., Zhang S., Xu R. Efficacy of Tyrosine Hydroxylase gene modified neural stem cells derived from bone marrow on Parkinson's disease-a rat model study // Brain Res. 2010. № 1346. P. 279-286.