Articles

Izolace, kultivace a funkční charakterizace lidských embryonálních kmenových buněk: Současné trendy a výzvy

Abstrakt

Lidské embryonální kmenové buňky (hESC) mají velký potenciál pro léčbu různých degenerativních onemocnění. Pluripotentní hESC mají velkou schopnost neomezené sebeobnovy v kultuře a diferenciace na všechny typy buněk v těle. Cesta výzkumu hESC není tak hladká, protože se potýká s několika problémy, které se omezují nejen na tvorbu nádorů a imunorejekci, ale také na sociální, etické a politické aspekty. Izolace hESC z lidského embrya je považována za velmi spornou, protože vyžaduje zničení lidského embrya. O této otázce se vedly debaty a diskuse na veřejných i vládních platformách, které vedly k zákazu výzkumu hESC v mnoha zemích světa. Zákaz negativně ovlivnil pokrok ve výzkumu hESC, protože mnoho federálních vlád po celém světě zastavilo financování výzkumu. Poté některé země zákaz zrušily a financování výzkumu hESC povolily, ale škody na pokroku výzkumu již byly napáchány. Za těchto nepříznivých podmínek bylo přesto dosaženo určitého pokroku v izolaci, kultivaci a charakterizaci hESC pomocí různých strategií. V tomto přehledu jsme shrnuli různé strategie používané k úspěšné izolaci, kultivaci a charakterizaci hESC. V neposlední řadě jsou hESC velkým příslibem pro klinické aplikace s vhodnými strategiemi pro minimalizaci tvorby teratomů a imunorejekce a lepšími strategiemi pro transplantaci buněk.

1. Embryonální kmenové buňky: První objev a postup izolace

Embryonální kmenové buňky (ESC) byly poprvé izolovány z myších embryí v roce 1981 a slovo „embryonální kmenová buňka“ poprvé použil Gail R. Martin. Nicméně svět se o ESC dozvěděl až s průlomovým objevem v roce 1998, kdy Thomson a jeho tým poprvé ukázali techniku izolace hESC z lidských embryí. Poté vědci prokázali, že hESC mají schopnost diferencovat se ve všechny tělní buňky, včetně beta buněk Langerhansových ostrůvků, nervových buněk, kardiomyocytů a buněk podobných hepatocytům. Pluripotentní schopnosti hESC daly naději milionům pacientů, kteří trpí cukrovkou, Parkinsonovou chorobou, kardiovaskulárními chorobami a jaterními chorobami. Vzhledem k tomu, že hESC mají velký terapeutický potenciál, bylo po celém světě vytvořeno několik linií hESC. Jedním z problémů hESC byla metoda izolace kmenových buněk z lidského embrya, protože hESC lze získat pouze z vnitřní buněčné hmoty (ICM) lidských embryí . Výzkumníci uvedli, že ICM lze získat z čerstvých nebo zmrazených lidských embryí . Poté bylo vyvinuto několik metod izolace ICM z jednoho lidského embrya, které zahrnují mechanickou disekci, kdy se ICM izoluje mechanickým tlakem . ICM lze také izolovat pomocí laserové disekce a pomocí imunochirurgických postupů . Použití imunochirurgického postupu k izolaci ICM má různé výhody, ale nese s sebou i některé nevýhody. Imunochirurgický postup například vyžaduje kultivační média, která obsahují morčecí sérum; použití zvířecího séra tedy způsobuje, že imunochirurgický postup není vhodný pro tvorbu klinických linií hESC . Při jiné metodě lze linie hESC izolovat z ICM mikrodisekcí lidských blastocyst pomocí tenkých jehel. Laserem asistovaná biopsie je také nejslibnější technikou pro izolaci ICM bez xenofobie . Po izolaci ICM se kmenové buňky pěstují za účelem vytvoření ESC pomocí napájecích vrstev, extracelulárních matric, proteinů, peptidů a syntetických polymerů . Výhody a nevýhody různých metod izolace ICM jsou shrnuty v tabulce 1.

.

Techniky získávání ICM z lidských embryí Výhody Nevýhody Nevýhody
Mechanická disekce Mechanická izolace ICM se ukázala jako účinný způsob získávání nových linií hESC. Tato technika je rychlá a nevyžaduje xeno-komponenty Velmi pracná a časově náročná
Laserová disekce Laserem asistovaná biopsie je také nejslibnější technikou pro xeno-bez izolace ICM Nákladný
Imunochirurgický postup Vysoká míra izolace ICM Imunochirurgický postup vyžaduje kultivační média obsahující morčecí sérum, která nejsou vhodná pro tvorbu klinických linií hESC
Mikrodisekce Snadná metoda izolace ICM Slabá úspěšnost
Minimalizovaná proliferace buněk trofoblastu (MTP) Pro získání hESC z normálních, abnormálních a zmrazených a rozmražených embryí Pouze 50% úspěšnost
Tabulka 1
Výhody a nevýhody izolace vnitřní buněčné hmoty (ICM) z lidských embryí.

Izolace ICM vyžaduje zničení lidských embryí, což vyvolává vážné etické obavy . Aby se etickému problému vyhovělo, demonstrovali vědci alternativní přístup k izolaci hESC z jedné blastomery bez usmrcení nebo zničení lidského embrya. Například při preimplantačním genetickém testování lze od pacientů získat biopsii embrya nesoucí jedinou blastomeru (; Klimanskaya et al., 2009). Bylo oznámeno, že z biopsie jedné blastomery bylo úspěšně získáno 5 linií hESC . Úspěšnost získání kvalitních hESC závisí na kvalitě blastocyst a postupech izolace a podmínkách kultivace. Bylo hlášeno, že ze 4 blastocyst byly získány 2 linie hESC, zatímco ze 13 blastocyst se podařilo izolovat pouze 3 linie hESC a v některých případech se z 58 blastocyst podařilo izolovat pouze 3 linie hESC . Tyto rozdíly v izolaci linií hESC z různých blastocyst jsou způsobeny především kvalitou embryí a závisí také na metodě izolace embryí a kultivačních protokolech . Například pokud je embryo získáno metodou oplodnění in vitro, pak existuje velká pravděpodobnost, že embrya budou mít vysoký výskyt postzygotických chromozomálních abnormalit, což může v konečném důsledku vést ke špatné kvalitě hESC .

U myší lze pluripotentní kmenové buňky získat také z epiblastu embryí v postimplantačním stadiu, obecně známé jako epiblastové kmenové buňky. Tyto pluripotentní kmenové buňky vykazují primitivní vlastnosti a pro svou sebeobnovu jsou vysoce závislé na aktivaci signálních drah FGF a aktivinu . V důsledku toho byly u myší definovány tři různé pluripotentní stavy, a to naivní, primed a ground pluripotentní stav .

2. Kultivace hESC s feederovými buňkami nebo bez nich

Po odběru blastomery se obvykle kokultivuje s rodičovským bioptickým embryem v médiu obsahujícím fibronektin a laminin. Přídavek lamininu do kultivačního média je důležitý pro tvorbu agregátů podobných embryonálním kmenovým buňkám (ESC). Kromě toho existují zprávy, které naznačují, že přídavek bezsérového média a fibroblastových růstových faktorů zvyšuje proliferaci kmenových buněk a zabraňuje diferenciaci embryonálních kmenových buněk . Stručně jsme popsali různé kultivační podmínky, které byly použity ke zlepšení kvality i kvantity tvorby hESC.

2.1. Kultivační podmínky, které byly použity ke zlepšení kvality i kvantity tvorby hESC. Myší napájecí buňky pro pěstování hESC

Buňky myších embryonálních fibroblastů (MEF) neboli myší napájecí buňky jsou považovány za nejdůležitější prvky pro hESC, protože MEF poskytují příznivé podmínky pro růst a expanzi hESC (obrázek 1). Bylo zjištěno, že MEF jsou velmi důležité pro úspěšné generování linií hESC . Kromě toho byly všechny rané linie hESC pěstovány v médiích obsahujících růstové faktory a cytokiny vylučované buňkami MEF a tyto růstové faktory a cytokiny jsou nezbytné pro udržení pluripotence kmenových buněk. Vzhledem k tomu, že MEF byl odvozen z myšího zdroje, představoval pro hESC vážné etické nebo zdravotní problémy. Použití buněk živočišného původu navíc může přenést infekční patogeny zvířecího původu na hESC a způsobit, že nebudou vhodné pro lidské využití. Bylo zjištěno, že buňky MEF obsahují virové částice, které jsou schopny infikovat hESC během kultivace . Kromě toho někteří výzkumníci použili ke kultivaci hESC hovězí sérum, ale použití séra živočišného původu může přenášet priony a živočišné viry v kultuře embryonálních kmenových buněk . Bylo zjištěno, že buňky a séra živočišného původu mohou přenášet viry a jiné patogeny do embryonálních kmenových buněk prostřednictvím interakce mezi buňkami během kultivace in vitro . Kromě toho mohou tyto patogenní molekuly kontaminovat celou kulturu hESC. V případě, že jsou hESC kontaminovány takovými patogeny, může problém kontaminace přetrvávat i při pozdějším přenosu hESC do kultivačních podmínek bez použití zvířat. Dalším problémem myších napájecích buněk a séra/proteinů živočišného původu je, že obsahují také nehumánní kyselinu sialovou (Neu5GC), která může rovněž představovat vážný problém kontaminace hESC. Bylo například zjištěno, že kyselina sialová živočišného původu metabolicky pronikla na povrch buněk hESC a kontaminovala embryonální kmenové buňky .

Obrázek 1
Kultivace lidských embryonálních kmenových buněk: lidské embryonální kmenové buňky lze kultivovat na myších napájecích buňkách (MEF).

2.2. Kultivace lidských embryonálních kmenových buněk. Neživočišné živné buňky pro pěstování hESC

Aby se zabránilo produktům živočišného původu a mezidruhové kontaminaci, vyvinuli vědci kultivační média, která neobsahují živočišné složky a zároveň podporují růst a expanzi embryonálních kmenových buněk. Bylo zjištěno, že pro kultivaci hESC lze použít lidské buňky; například pro podporu kultivace a expanze kmenových buněk byly použity lidské buňky vejcovodů , fetální předkožka , fetální svaly a kůže , transgenní fetální jaterní stromální buňky , kostní dřeň , pupečník , placentární buňky a endometriální buňky. Mezi těmito lidskými buňkami nabízejí lidské pupečníkové stromální buňky lepší zdroj napájecích buněk, které lze navíc odebírat neinvazivní metodou, zatímco použití napájecích vrstev získaných z předkožky, plodu nebo kostní dřeně vyvolává určité etické obavy.

Kromě napájecích buněk představují alternativu k myším napájecím buňkám také lidské buněčné linie. Nedávno bylo odvozeno a rozmnoženo několik linií hESC pomocí komerčně dostupné linie lidských fibroblastů z předkožky . Endometriální buňky se rovněž ukázaly jako účinné pro kultivaci kmenových buněk in vitro . Dalším způsobem, jak eliminovat riziko kontaminace zvířecími patogeny, je použití napájecích vrstev odvozených z linie lidských kmenových buněk . Ukázalo se, že základní fibroblastový růstový faktor (bFGF) je endogenně produkován lidskými napájecími buňkami používanými při kultivaci hESC (; Liu et al., 2014) . Tyto napájecí buňky také vylučují TGFβ a aktivin A, které se podílejí na udržování pluripotence ICM . Přestože má kultivace hESC závislá na feederových buňkách různé výhody, má mnoho omezení; například údržba feederových vrstev je pracná s příliš velkými rozdíly mezi populacemi feederových buněk. Tato rozdílnost může negativně ovlivnit nárok na hESC pro použití u člověka

2.3. Kultivace bez feederových buněk pro pěstování hESC

Jelikož jak zvířecí, tak lidské feederové buňky mají svá omezení, vědci zkoumali a úspěšně navrhli chemicky definovaná kultivační média pro kultivaci hESC, přičemž nejlepší na definovaných médiích je, že neobsahují žádné feederové buňky. Jedním z prvních přístupů vyzkoušených pro kultivační média bez feederů bylo použití proteinů extracelulární matrix spolu s růstovými faktory k vytvoření kultivačních podmínek in vitro pro proliferaci a obnovu kmenových buněk (obrázek 2). Z těchto proteinů se ke kultivaci hESC nejčastěji používal Matrigel v kombinaci s růstovými faktory nebo kondicionovaným médiem . Navzdory různým výhodám bylo zjištěno, že Matrigel má příliš mnoho variant ve svém složení, což představovalo problém pro kultivaci hESC. Použití Matrigelu rovněž vyvolává klinické problémy, protože bylo hlášeno několik šarží Matrigelu kontaminovaných jednovláknovým myším RNA virem zvyšujícím laktátdehydrogenázu . Kromě Matrigela byly vhodnými kandidáty pro kultivaci hESC bez xenofluorescenčních látek také fibronektin, laminin a kolagen typu IV, přičemž buňky mohly růst až 20 pasáží . Reference uvádějí, že ke kultivaci hESC byla použita ICM odvozená z lidské placenty, a zjistili silnou genetickou stabilitu po dobu 40 pasáží. Kromě toho byly hESC pěstovány také v kultivačních médiích bez xenofluoru až do 80 pasáží .

Obrázek 2
Kultivace lidských embryonálních kmenových buněk: Lidské embryonální kmenové buňky lze kultivovat na extracelulární matrix, jako je Matrigel.

Je nepochybné, že použití chemicky definovaných médií spolu s proteiny výrazně zlepšilo kultivaci hESC. Kromě toho byly ke zlepšení kultivace hESC v podmínkách bez xenofluoru použity také různé proteiny a rekombinantní proteiny. Mezi ně patřily E-cadherin, E-cadherin/laminin 521 a inhibitory kináz spolu s bFGF, o nichž je známo, že způsobují silnou proliferaci kmenových buněk v podmínkách bez xenofluoru . Synteticky navržený povrch lůžka byl také použit ke stimulaci kultivace kmenových buněk (Melkoumian et al., 2010); například bylo prokázáno, že povrch Corning Synthemax, syntetický akrylátový povrch konjugovaný s vitronectinem, zvyšuje nejen počet kolonií hESC, ale také expanzi kmenových buněk (Kawase et al., 2014). Wu et al. nedávno popsali použití nového syntetického materiálu izolovaného z proteinů pavoučího hedvábí jako vhodného substrátu pro stimulaci kultivace hESC (Wu et al., 2014). Byly také popsány četné syntetické povrchy na bázi polymerů, které podporují růst a expanzi linií hESC (Melkoumian et al., 2010; Brafman et al., 2010; Villa-Diazet al., 2013). Seznam různých chemických látek používaných k posílení kultivace hESC je uveden v tabulce 2.

.

Název chemických látek
Matrigel
Fibronektin
Laminin a kolagen typu IV
E-kadherin
E-kadherin/laminin 521
Synteticky navržený povrch lůžka Melkoumian et al., 2010
Corning Synthemax Surface, syntetický akrylátový povrch konjugovaný s vitronectinem Kawase et al., 2014
Proteiny pavoučího hedvábí Wu et al., 2014
Tabulka 2
Seznam chemikálií použitých ke zvýšení kultivace hESC.

3. Multilineární potenciál hESCs

Jednou z nejvýznamnějších vlastností hESCs je diferenciace do všech tří linií, jako je ektoderm, mezoderm a endoderm (obrázek 3). Protože hESC jsou pluripotentní kmenové buňky, mají jedinečnou schopnost diferencovat se na všechny druhy tělních buněk; například hESC se mohou diferencovat na neurony, srdeční buňky, hepatocyty a svalové buňky. Bylo zjištěno, že hESC nejprve tvoří embryoidní tělíska, která mají v podstatě strukturu tří zárodečných vrstev. Tato embryoidní tělíska jsou tvořena pluripotentními hESC pěstovanými v trojrozměrné (3D) kultuře a exprimovanými genetickými markery pro všechny tři zárodečné vrstvy . Pluripotentní hESC mají obrovskou schopnost diferenciace (tabulka 3) na buňky nadledvin a keratinocyty , buňky produkující inzulin , neuronální buňky , srdeční buňky , jaterní buňky a ostrůvkovité organoidy . K indukci diferenciace hESC na funkční neurony se používají určité růstové faktory, jako je kyselina retinová a nervové růstové faktory. Kromě toho se k diferenciaci na kardiomyocyty, hepatocyty, kosterní svaly, buňky slinivky břišní a buňky ledvin používají některé liniově specifické růstové faktory. Tyto diferencované buňky jsou také testovány pro zkoumání jejich funkčnosti v podmínkách in vitro i in vivo. Tento multilineární potenciál hESC se ukázal jako zásadní pro buněčnou terapii k léčbě různých degenerativních onemocnění. Zatímco je snadné diferencovat různé typy buněk z hESC, je obtížné získat velké množství diferencovaných zralých buněk pro terapeutické aplikace . Pro získání velkých, zralých a funkčních diferencovaných buněk by kultivační média měla obsahovat růstové faktory specifické pro danou linii. Důležité je také vytvořit velké množství buněk z hESC, protože jsou potřebné pro buněčné transplantace, a toho lze dosáhnout kultivací hESC a diferencovaných buněk v bioreaktoru za kontrolovaných podmínek .

Obrázek 3
Multilineární potenciál lidských embryonálních kmenových buněk: lidské embryonální kmenové buňky lze diferencovat do tří zárodečných vrstev, jako je ektoderm, mezoderm a endoderm.

.

Název různých buněk
Buňky nadledvinek a keratinocyty
Inzulín-produkující buňky
Neuronální buňky
Srdeční buňky
Jaterní buňky
Isle-jako organoid
Tabulka 3
Multilineární diferenciační schopnosti ESC.

4. Testování hESCs pomocí modelů in vitro a in vivo

Po úspěšné diferenciaci hESCs na různé buněčné typy je dalším logickým krokem zkoumání, zda odvozené diferencované buňky mají nějakou funkčnost, či nikoli. Funkčnost kmenových buněk a diferencovaných prekurzorových nebo zralých buněk byla důkladně zkoumána jak v podmínkách in vitro, tak in vivo. Funkčnost diferencovaných neuronů, kardiomyocytů, hepatocytů a dalších typů buněk byla testována na různých zvířecích modelech . Bylo zjištěno, že transplantace neuronů u zvířecího modelu Parkinsonovy choroby způsobila částečné obnovení funkce . Transplantace hESC a jejich diferencovaných buněk byla testována na zvířecích modelech kardiovaskulárních onemocnění, mrtvice, diabetu a poranění míchy . Mezi zvířaty byli pro studium transplantace buněk vybráni malí hlodavci, jako jsou potkani a myši. Malí hlodavci jsou navíc snadno dostupní a lze s nimi snadno manipulovat jak chirurgicky, tak geneticky. Navzdory různým výhodám malých hlodavců zůstává schopnost pokusů na myších/potkanech předpovědět účinnost terapie založené na kmenových buňkách sporná, protože mnoho myších/potkaních modelů nereprezentuje fenotypy lidských onemocnění. Aby tento problém překonali, začali vědci pracovat na velkých zvířatech, která jsou blízká lidské anatomii a fyziologii. Z velkých zvířat se za lepší modely pro testování kmenových buněk než myši/potkani považují psi, kozy, ovce a subhumánní primáti . Jednou z hlavních výhod používání velkých zvířat je jejich delší život a mnohé anatomické a fyziologické parametry jsou mnohem bližší člověku . Ačkoli tyto zvířecí modely prokazují účinné dodání kmenových buněk do tkání hostitele, stále není dosaženo úplného funkčního a behaviorálního zotavení. K vývoji zvířecích modelů, které se blíží lidskému onemocnění, je nutný další výzkum.

I přes tento pokrok ve výzkumu hESC je jedním z důležitých problémů buněčné terapie založené na hESC alogenní imunitní odmítnutí buněk odvozených z hESC příjemci . Bylo zjištěno, že během jednoho týdne všechny transplantované kmenové buňky odumřely v důsledku silné imunitní reakce hostitele, která se u zvířat vytvořila. Aby se zastavilo odumírání transplantovaných kmenových buněk, byly zvířatům podávány imunosupresory k potlačení imunity vyvolané transplantací kmenových buněk. Překvapivě, když byly zvířatům podávány imunosupresory nebo léky jako takrolimus a sirolimus, mohly hESC přežít pouze 28 dní a poté začaly umírat . Příčinu tohoto stavu sice neznáme, ale jedním z důvodů by mohla být nedostatečná znalost interakce mezi buňkami. Před testováním na zvířatech je důležité testovat hESC nebo diferencované buňky v podmínkách in vitro. Modely in vitro poskytují lepší možnosti studia interakce mezi buňkami, migrace buněk nebo integrace buněk velmi podrobným způsobem, což je možná velmi obtížné studovat na zvířatech. Tento problém by mohl být zmírněn nedávným průlomem v technologii indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPSC) pomocí jaderného přeprogramování somatických buněk specifických pro pacienta s definovanými faktory, které by se mohly stát obnovitelným zdrojem autologních buněk pro buněčnou terapii. Jednou z klíčových výhod iPSC pro lidskou buněčnou terapii je, že iPSC specifické pro pacienta jsou autologní, a proto se předpokládalo, že buňky z nich získané lze transplantovat stejnému pacientovi bez obav z imunitní rejekce . Nedávné studie, které odhalily abnormální epigenetiku, genomickou stabilitu a imunogenicitu iPSC, však vyvolaly obavy o bezpečnost terapie založené na iPSC .

5 . Terapeutické aplikace hESC

Jelikož hESC slibují mnoho pro pacienty trpící degenerativními chorobami, byly učiněny různé pokusy o prozkoumání jejich terapeutického potenciálu u lidí. Hlavním cílem terapie založené na kmenových buňkách je obnovit nebo opravit ztracené nebo poškozené tělesné buňky nebo tkáně. Aby byly hESC vhodné pro klinické aplikace, musí být odvozené kmenové buňky vyrobeny v souladu s předpisy United States Food Drug Administration (USFDA), Current Good Manufacturing Practices (cGMP) a Guidelines for the Clinical Transplantation of Stem Cells, resp. Chemikálie, činidla, buňky a stroje a přístroje používané při kultivaci kmenových buněk by měly projít kontrolou bezpečnosti a zdravotní nezávadnosti a všechny výrobní procesy musí být monitorovány a dokumentovány podle pokynů cGMP. Pokud analyzujeme, kolik v současné době používaných linií hESC splňuje pokyny cGMP, zjistíte, že mnoho linií hESC nebude splňovat pokyny cGMP, protože mnoho hESC je ve fázi izolace a množení vystaveno imunogenním nebo patogenním živočišným složkám. Dalším důvodem nesplnění pokynů cGMP je skutečnost, že většina kultivačních prací s hESC byla prováděna v univerzitních laboratořích, přičemž mnohé z těchto výzkumných laboratoří nedodržují pokyny cGMP. Do dnešního dne bylo pouze několik výzkumných pracovníků schopno produkovat linie hESC v souladu s pokyny cGMP .

Vzhledem k potenciálnímu komerčnímu přínosu hESC se do financování výzkumu kmenových buněk zapojilo také několik biotechnologických společností, jejichž jediným cílem bylo komercializovat produkty z kmenových buněk. Tyto společnosti začaly vyrábět hESC za podmínek cGMP a začaly testovat kmenové buňky v klinickém prostředí. V roce 2009 požádala společnost Geron Corporation (kalifornská biotechnologická společnost) úřad FDA o zahájení první klinické studie s použitím buněk získaných z hESC. Klinická studie byla zahájena v říjnu 2010, kdy bylo 3 pacientům, kteří trpěli poraněním míchy, aplikováno 1,5 milionu oligodendrocytárních prekurzorových buněk odvozených z hESC. Studie byla nečekaně přerušena a důvod neznáme, pravděpodobně proto, že předběžné výsledky studie ukázaly, že buňky odvozené z hESC nevedly k žádnému znatelnému zlepšení poranění míchy. Kromě toho úřad FDA schválil také další studii pro použití hESC při onemocnění makulární degenerací . Další společnost, Advanced Cell Technology se sídlem v Marlborough ve státě Massachusetts, zahájila klinické zkoušky s využitím hESC. Buňky byly aplikovány pacientům trpícím Stargardtovou svalovou dystrofií a věkem podmíněnou suchou makulární degenerací. Byly použity buňky pigmentového epitelu sítnice (RPE) odvozené z hESC. Ve studii byly pacientům podány buňky RPE a po 4 měsících po transplantaci bylo zjištěno, že pacienti vykazují mírné zlepšení zrakových funkcí bez jakýchkoli známek imunitní rejekce nebo jakýchkoli známek tvorby teratomu . Kmenové buňky byly testovány také u pacientů s diabetem I. typu, kdy byly pacientům podány prekurzorové buňky slinivky břišní .

6. Shrnutí a závěr

Lidské embryonální kmenové buňky mají velký terapeutický potenciál pro léčbu různých onemocnění, jako je rakovina, Parkinsonova choroba, Alzheimerova choroba a diabetes. Studie in vitro i in vivo naznačují, že stále existuje naděje, že embryonální kmenové buňky v budoucnu poskytnou léčbu různých onemocnění. Úspěch terapie založené na kmenových buňkách však závisí na dostupnosti zralých a funkčních buněk. Pro získání zralých a funkčních buněk by bylo lepší, kdyby se kmenové buňky pěstovaly v podmínkách trojrozměrné (3D) kultury. Většina linií hESC se získává pomocí dvourozměrných (2D) kultivačních podmínek. Použití 2D kultury má několik omezení, protože hESC, které byly vypěstovány ve 2D podmínkách, nepředstavují lidské buňky lidského těla a většina 2D kultivovaných hESC údajně odumírá ihned po transplantaci buněk; ty buňky, které přežily, přesto nedokážou obnovit tělesné tkáně. Tento problém lze řešit kultivací hESC ve 3D podmínkách, kde mohou buňky růst ve třech směrech a šance na přežití buněk po transplantaci se zvýší. Dalším důležitým bodem, který je třeba vzít v úvahu pro úspěšnou terapii založenou na kmenových buňkách, je důsledné hodnocení buněk získaných z kmenových buněk na zvířecích modelech před testováním na lidech. Integraci buněk, komunikaci mezi buňkami, migraci buněk a jejich funkčnost je třeba důkladně vyhodnotit na zvířecích modelech pomocí krátkodobých i dlouhodobých zkušebních přístupů. Problém související s tvorbou traumat a imunorejekcí musí být rovněž vyřešen vývojem linií kmenových buněk, které nezpůsobují imunorejekci a po transplantaci netvoří nádor. Toho lze dosáhnout umlčením genů/molekulárních drah, které spouštějí tvorbu nádorů, respektive imunorejekci. Buněčná terapie navíc vyžaduje také mnoho zralých buněk a úsilí by se mělo zaměřit také na izolaci velkého množství kmenových buněk a jejich prekurzorů zavedením nového inovativního přístupu a metodiky. Konečně, lidské embryonální kmenové buňky jsou stále velkým příslibem pro léčbu různých degenerativních onemocnění i pro diagnostické aplikace.

Konflikty zájmů

Autoři prohlašují, že nemají žádné konkurenční zájmy.

Příspěvky autorů

Tento rukopis byl schválen všemi autory k odeslání.

Poděkování

Autoři děkují celému vedení Institutu pro výzkum a lékařské konzultace (IMRC), Imam Abdulrahman Bin Faisal University, Dammam, Království Saúdské Arábie, za jejich podporu a povzbuzení.

.