Регенерати́вна медици́на — процес заміни, розробки або регенерації людських або тваринних клітин, тканин або органів для відновлення або встановлення здорової функції.
Основні напрями — активація та використання стовбурових клітин, тканинна інженерія, друк органів, нейроінженерія, генотерапія, молекулярна та наномедицина та інші.
Регенеративна медицина формується на стику біології, медицини та інженерії (біоінженерії).
Історія та сьогодення
В останні роки регенеративна медицина представляє з себе самостійну дисципліну, яка бурхливо розвивається. У 2006 році став виходити спеціалізований журнал регенеративної медицини. З'явилися численні інститути та компанії, що займаються розробкою методів лікування за допомогою стовбурових клітин.
Вчені сподіваються вже у найближчому майбутньому створювати з них тканини й органи, необхідні пацієнтам для трансплантації. Протягом останніх років відбувся суттєвий прогрес у цій галузі — з’явилася можливість створювати клітини, які мають потенціал ембріональних стовбурових клітин, не використовуючи для цього ембріони людини, що вирішує багато етичних питань.
Ринок
Розмір світового ринку регенеративної медицини оцінювався в 55,03 мільярда доларів США в 2022 році, і очікується, що з 2023 по 2030 рік він буде зростати на 15,7% у середньорічному темпі зростання.
Стовбурові клітини
Основна стаття — Лікування стовбуровими клітинами.
Індуковані плюрипотентні ембріональні стовбурові клітини (induced pluripotent stem cells — iPSC, або iPS) вдалося отримати з клітин різних тканин (у першу чергу фібробластів) за допомогою їх перепрограмування у стовбурові клітини методами генетичної інженерії, зазвичай, за допомогою комбінації факторів Яманаки — Oct4, Klf4, Sox2 та c-Myc — названих на честь Сін'я Яманака, або за допомогою РНК, або малих молекул. Такі індуковані плюрипотентні стовбурові клітини можливо згодом перепрограмувати у будь-які типи клітин — нервові, м'язові, покривні тощо.
Тканинна інженерія
Тканинна інженерія — це створення нових тканин і органів для терапевтичної реконструкції пошкодженого органу за допомогою доставки в потрібну область опорних структур, клітин, молекулярних і механічних сигналів для регенерації.
Звичайні імплантати з інертних матеріалів можуть усунути тільки фізичні і механічні недоліки пошкоджених тканин. Метою тканинної інженерії є відновлення біологічних (метаболічних) функцій, тобто регенерацію тканини, а не просте заміщення її синтетичним матеріалом. Нанотехнології можуть бути використані як частина тканинної інженерії, щоб допомогти відтворити або відновити або змінити форму пошкодженої тканини за допомогою відповідних скелетів на основі наноматеріалів і факторів росту. У разі успіху тканинна інженерія може замінити звичайні методи лікування, такі як трансплантація органів або штучні імплантати.
Тканинна інженерія базується на 4 компонентах:
- Клітини.
- Каркас для клітин.
- Біомолекули (фактори росту та диференціації клітин).
- Фізичний та механічний вплив для утворення потрібної структури.
У 2021 році обсяг світового ринку тканинної інженерії становив 12,76 мільярда доларів США, а до 2030 року очікується, що він сягне приблизно 31,23 мільярда доларів США, збільшуючись на 10,46% у середньому протягом прогнозованого періоду з 2022 по 2030 рік.
Кісткова тканина
Такі наночастинки, як графен, вуглецеві нанотрубки, дисульфід молібдену та дисульфід вольфраму, використовуються як зміцнюючі агенти для виготовлення механічно міцних полімерних нанокомпозитів, що піддаються біологічному розкладанню, для інженерії кісткової тканини. Додавання цих наночастинок у полімерну матрицю в низьких концентраціях (0,2 вагових%) призводить до значного покращення механічних властивостей полімерних нанокомпозитів при стиску та згині. Потенційно ці нанокомпозити можуть бути використані як новий, механічно міцний, легкий композит як кісткові імплантати.
Україно-американський стартап A.D.A.M. розробив методику друку кісток на біо-3D-принтері.
Нервова тканина
Основна стаття — Інженерія нервової тканини.
Ця галузь тканинної інженерії зосереджена на розробці функціональних замінників нервової тканини для заміни або відновлення пошкодженої або хворої тканини центральної нервової системи (ЦНС) або периферичної нервової системи (ПНС). Метою інженерії нервової тканини є відновлення втраченої функції нервової системи за допомогою матеріалів, клітин і факторів росту.
Ця область дослідження включає в себе принципи матеріалознавства, біології та інженерії для проектування та розробки пристроїв, каркасів і 3D-культур, які сприяють росту, виживанню та функціональній інтеграції нейронів і гліальних клітин. Деякі із застосувань нейротканинної інженерії включають лікування травм спинного мозку, черепно-мозкових травм, інсульту, хвороби Паркінсона та інших станів, які призводять до пошкодження нервової системи.
Див.також
- Стовбурові клітини
- Тканинна інженерія
- Інженерія нервової тканини
- Друк органів
- Генна інженерія
- Епігенетика
- Наномедицина
- Біохакінг
- Трансгуманізм
Додаткова література
Загальна
Книги
- Chakravorty, Nishant; Shukla, Praphulla Chandra (2023). Regenerative medicine: emerging techniques to translation approaches. — Springer, Singapore. ISBN 978-981-19-6008-6.
- Atala Anthony; Ланца Роберт; Mikos Antonios G.; Nerem Robert M. (2019). Principles of regenerative medicine (вид. 3rd edition). London, U.K. ISBN 978-0-12-809893-6.
- Duscher, Dominik; Shiffman, Melvin A. (2019). Regenerative medicine and plastic surgery: elements, research concepts and emerging technologies. Cham. ISBN 3-030-19958-4.
- Серія книг Regenerative Medicine: From Protocol to Patient. (2011-2016). Springer, Switzerland. ISBN 978-3-319-28386-9.
Журнали
- Regenerative Medicine
- NPJ Regenerative Medicine
- Regenerative Therapy
- Regenerative Engineering and Translational Medicine
Стовбурові клітини
Книги
- Серія книг Stem Cell Biology and Regenerative Medicine (Springer, 2009-2023+)
- Itskovitz-Eldor, Joseph; Laevsky, Ilana; Novak, Atara (2012). Atlas of human pluripotent stem cells: derivation and culturing. New York: Humana Press. ISBN 978-1-61779-548-0.
- Yilmazer, Açelya (2017). In vivo reprogramming in regenerative medicine. Cham. ISBN 978-3-319-65720-2.
- Arjmand, Babak (2019). Genomics, proteomics, and metabolomics: stem cells monitoring in regenerative medicine. Cham, Switzerland. ISBN 978-3-030-27727-7.
- Khan, Firdos Alam (2021). Advances in application of stem cells: from bench to clinics. Cham. ISBN 978-3-030-78101-9.
- Yahaya, Badrul Hisham (2022). Organoid technology for disease modelling and personalized treatment. Cham. ISBN 978-3-030-93056-1.
- El-Badri, Nagwa (2020). Regenerative medicine and stem cell biology. Cham, Switzerland. ISBN 3-030-55359-0.
Журнали
Статті
- Zakrzewski, W., Dobrzyński, M., Szymonowicz, M. et al. Stem cells: past, present, and future. Stem Cell Research Therapy 10, 68 (2019). doi:10.1186/s13287-019-1165-5.
- Al Abbar, A., Ngai, S. C., Nograles, N., Alhaji, S. Y., & Abdullah, S. (2020). Induced Pluripotent Stem Cells: Reprogramming Platforms and Applications in Cell Replacement Therapy. BioResearch open access, 9(1), 121–136. doi:10.1089/biores.2019.0046.
Тканинна інженерія
Книги
- Principles of Tissue Engineering (5th Edition, 2020) — Роберт Ланца, Роберт Ленджер, Joseph P. Vacanti, Anthony Atala.
- Серія книг Stem Cell Biology and Regenerative Medicine (Springer, 2009-2023+)
- Berardi, Anna C. (2018). Extracellular matrix for tissue engineering and biomaterials. Cham, Switzerland. ISBN 978-3-319-77023-9.
- Wilson-Rawls, Jeanne; Kusumi, Kenro (2016). Innovations in molecular mechanisms and tissue engineering. Cham, Switzerland. ISBN 978-3-319-44996-8.
Журнали
- Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine
- Tissue Engineering and Regenerative Medicine
- Tissue Engineering: part A & part B: Reviews & part C: Methods
- Journal of Tissue Engineering
- TERM: Tissue Engineering & Regenerative Medicine
Статті
- Quezada Alexandra; Ward Claire; Bader Edward R. та ін. (2023-02). An In Vivo Platform for Rebuilding Functional Neocortical Tissue. Bioengineering (англ.) 10 (2). с. 263. doi:10.3390/bioengineering10020263.
- Jain Pooja; Kathuria Himanshu; Dubey Nileshkumar (1 серпня 2022). Advances in 3D bioprinting of tissues/organs for regenerative medicine and in-vitro models. Biomaterials (англ.) 287. doi:10.1016/j.biomaterials.2022.121639.
- Ramadan Qasem; Zourob Mohammed (2021). 3D Bioprinting at the Frontier of Regenerative Medicine, Pharmaceutical, and Food Industries. Frontiers in Medical Technology 2. doi:10.3389/fmedt.2020.607648.
Посилання
| |||||||||||||||||
| |||||||||||