Дентални фоликулни стволови клетки (DFCs)

Тези клетки са свободни съединителни тъкани, заобикалящи развиващия се зъбен зародиш. Стволовите клетки от фоликулата на зъб съдържат клетки, които могат да се диференцират в циментоласти, остеобласти и периодонтални лигаментни клетки. Освен това тези клетки се размножават след дори повече от 30 пасажа. Стволвоите клетки от зъбни фоликули най-често се извличат от торбичката на трети молар. Когато стволвоите клетки от зъбни фоликули се комбинират с обработена дентинова матрица, те могат да образуват коренова тъкан с пулп-дентинов комплекс и в крайна сметка да образуват зъбни корени. Когато DFC листовете се индуцират от епителните клетки на коренната обвивка на Hertwig, те могат да произвеждат периодонтална тъкан; по този начин, DFC представляват много обещаващ материал за регенерация на зъбите.

Регенерация на пулпа в ендодонтията

Стволовите клетки на зъбната пулпа могат да се диференцират в одонтобласти. Има малко методи, които позволяват регенерацията на пулпата.

Първият е ex vivo метод. Правилните стволови клетки се отглеждат на скеле, преди да бъдат имплантирани в кореновия канал.

Вторият е in vivo метод. Този метод се фокусира върху инжектирането на стволови клетки в дезинфекцирани коренови канали след отварянето на in vivo апекса. Освен това използването на скеле е необходимо, за да се предотврати движението на клетките към други тъкани. Засега само структурите, подобни на пулпа, са създадени успешно.

Методите за поставяне на стволови клетки в кореновия канал представляват или меки скелета, или прилагане на стволови клетки при апексогенеза или апексификация. Незрелите (млечни) зъби са най-добрият източник. Регенерацията на нервната и кръвоносната съдове са изключително жизненоважни за поддържането на здравата пулпа.

Потенциалът на зъбните стволови клетки е главно по отношение на регенерацията на увреден дентин и пулпа или възстановяването на всякакви перфорации; в бъдеще изглежда е възможно дори да се генерира целия зъб. Такъв огромен успех би довел до постепенното заместване на лечението с импланти. Мандибуларията и максиларните дефекти могат да бъдат един от най-сложните проблеми на зъбите, за да могат да се справят стволовите клетки.

Придобиване на не- зъбни тъканни клетки чрез диференциране на зъбни стволови клетки

През 2013 г. беше съобщено, че е възможно да се отглеждат зъби от стволови клетки, получени извън орално, напр. от урината. Индуцирани са плурипотентни стволови клетки, получени от човешката урина и генерират зъбни структури. Физическите свойства на конструкциите бяха подобни на естествените с изключение на твърдостта. Независимо от това, изглежда, че е много обещаваща техника, тъй като е неинвазивна и сравнително евтина, а соматичните клетки могат да се използват вместо ембрионални клетки. По-важното е, че стволовите клетки, получени от урината, не образуват никакви тумори и използването на автоложни клетки намалява шансовете за отхвърляне.

Използване на графен в терапията със стволови клетки

Графенът е единичен равнинен лист от sp²-свързани въглеродни атоми. Той е една от алотропните форми на въглерода, двумерен вариант на тримерния графит. Той се причислява към ароматните съединения, макар че не е съединение. Графенът е изолиран за първи път през 2004 г. от ръководителя професор Андре Гейм, който е награден с Нобелова награда през 2010 г. Графенът има дебелина само един атом и е известен като най-тънкия материал на Земята. Той е 200 пъти по-здрав от стоманата и непроницаем за всички газове и течности, с голям потенциал за употреба, например антикорозионни покрития, непромокаеми опаковки и суперкондензатори.

През последните години графенът и неговите производни все повече се използват като скеле, за да посредничат за растежа и диференциацията на стволови клетк. Както графенът, така и графеновият оксид (GO) представляват висока твърдост в равнината. Тъй като графенът има въглеродна и ароматна мрежа, той работи или ковалентно, или не-ковалентно с биомолекули; в допълнение към своите превъзходни механични свойства, графенът предлага многостранна химия. Графенът проявява биосъвместимост с клетките и правилното им сцепление. Той също така положително се тества за повишаване на пролиферацията или диференциацията на стволовите клетки. След положителни експерименти, графенът разкри голям потенциал като скеле и водач за специфични линии на диференциране на стволови клетки. Графенът се използва успешно при трансплантацията на hMSC и тяхното ръководно диференциране към специфични клетки. Бяха изследвани и уменията за ускоряване на диференциране и разделяне на графен. Открито е, че графенът може да служи като платформа с повишена адхезия (Процес на прилепване, слепване, съединяване на две повърхности или части, най-често на раневи повърхности./ Молекулярно привличане между различни частици при техния контакт. Адхезията, като понятие в медицината е пренесено от физиката и освен чисто физичния механизъм подразбира и биологични и биохимични процеси, осъществяващи това слепване между обектите) както за растежните фактори, така и за диференциращите химикали. Установено е също, че π-π свързването е отговорно за повишената адхезия и играе решаваща роля за предизвикване на диференциация на hMSC.

Терапевтичен потенциал на извънклетъчна терапия на базата на везикули

Везикулите са клетъчни органели, отделени от цитоплазмата на клетката само с една мембрана. Изпълняват разнообразни функции в клетката като разнасяне на различни вещества, изхвърляне на непотребните, вътреклетъчен пренос и др.

Извънклетъчните везикули (EVs) могат да бъдат освободени от практически всяка клетка на организма, включително стволовите клетки и участват в междуклетъчната комуникация чрез доставката на техните мРНК, липиди и протеини. Стволовите клетки, заедно с техните паракринни фактори – екзозоми – могат да се превърнат в потенциални терапевтици при лечението на, например стареене на кожата. Екзозомите са малки мембранни везикули, секретирани от повечето клетки (с диаметър 30–120 nm). Когато ендозомите се сливат с плазмената мембрана, те се превръщат в екзозоми, които имат вестителни РНК (мРНК) и микроРНК (миРНК), някои класове некодиращи РНК (IncRNA) и няколко протеини, които произхождат от клетката гостоприемник . IncRNA могат да се свързват със специфични локуси и да създават епигенетични регулатори, което води до образуването на епигенетични модификации в клетките на реципиента. Поради тази особеност се смята, че екзозомите участват в комуникацията между клетките и прогресията на заболявания като рак . Напоследък много изследвания показват също терапевтичното използване на екзозоми, получени от стволови клетки, напр. увреждане на кожата и бъбречни или белодробни съхранение на стволови клетки ценинаранявания.

При стареенето на кожата най-важният фактор е излагането на ултравиолетова светлина, наречена „фотогениране“ , която причинява външно увреждане на кожата, характеризиращо се със сухота, грапавост, неправилна пигментация, лезии и рак на кожата. При вътрешното стареене на кожата, от друга страна, загубата на еластичност е характерна особеност. Кожната дерма се състои от фибробласти, които са отговорни за синтеза на ключови кожни елементи, като проколаген или еластични влакна. Тези елементи образуват или основни рамкови извънклетъчни матрични компоненти на дермата на кожата, или играят основна роля в еластичността на тъканите. Ефективността и изобилието на фибробластите намаляват със стареенето. Стволовите клетки могат да стимулират пролиферацията на дермални фибробласти чрез секретиране на цитокини като фактор на растеж, получен от тромбоцити (PDGF), трансформиращ растежен фактор β (TGF-β) и основен растежен фактор на фибробластите. Учените споменават, че среда от стволови клетки от човешка амниотична течност (hAFSC) повлиява положително регенерацията на кожата след дълговолно UV-индуцирано (UVA, 315–400 nm) фотостареене чрез увеличаване на пролиферацията и миграцията на дермални фибробласти. Открито е, че в допълнение към индуцирането на физиологията на фибробластите, трансплантацията на hAFSC също подобрява заболявания при бъбречна патология, различни видове рак или инсулт.

Естественото зарастване на кожни рани е разделено на три етапа: хемостаза / възпаление, пролиферация и ремоделиране. По време на решаващия етап на пролиферация фибробластите мигрират и нарастват в броя, което показва, че това е критична стъпка в възстановяването на кожата, а фактори като iPSC-CM, които въздействат върху нея, могат да подобрят целия процес на зарастване на кожни рани. Паракринните действия, извършвани от iPSC, също са важни за този терапевтичен ефект. Тези действия водят до секрецията на цитокини като TGF-β, интерлевкин (IL) -6, IL-8, моноцитен хемотактичен протеин-1 (MCP-1), съдов ендотелен фактор на растеж (VEGF), производен на тромбоцитите растежен фактор- AA (PDGF-AA) и основен фактор на растеж на фибробластите (bFGF). Учените споменават, че TGF-β индуцира миграцията на кератиноцити. Доказано е също, че iPSC факторите могат да подобрят зарастването на кожни рани in vivo и in vitro.

Изследват се  ефектите на EVs, получени от hESC, върху култивирани in vitro ретинални глии, прогениторни Мюлер клетки, за които е известно, че се диференцират в ретиналните неврони. EV-те изглеждат хетерогенни по размер и могат да бъдат интернализирани от култивирани мюлерови клетки, а техните протеини участват в индуцирането и поддържането на плюрипотентността на стволовите клетки. Тези произведени от стволови клетки везикули са отговорни за невроналната трансдиференциация на култивирани клетки на Мюлер, изложени на тях. Изследователската статия обаче посочва, че процедурата е била извършена само върху in vitro придобита ретина.

Предизвикателства, свързани с терапията със стволови клетки

Въпреки че стволовите клетки изглеждат идеално решение за медицината, все още има много препятствия, които трябва да бъдат преодолени в бъдеще. Един от първите проблеми е етичната загриженост.

Най-често срещаните плюрипотентни стволови клетки са ESC. Терапиите относно тяхното използване в началото бяха и все още са източник на етични конфликти. Причината за това започва, когато през 1998 г. учените откриват възможността за отстраняване на ESC от човешки ембриони. Терапията със стволови клетки се оказа много ефективна при лечение на много, дори нелечими преди това заболявания. Проблемът беше, че когато учените изолираха ESC в лабораторията, ембрионът, който имаше потенциал да стане човек, беше унищожен. Поради това учените, виждайки голям потенциал в този метод на лечение, съсредоточиха усилията си да направят възможно изолирането на стволови клетки, без да застрашават източника им – ембриона.

Засега, докато hESC все още остават етично спорен източник на клетки, те са потенциално мощни инструменти, които могат да се използват за терапевтични приложения за регенерация на тъканите. Поради сложността на системите за контрол на стволови клетки, има още какво да се научи чрез наблюдения in vitro. За да се превърнат стволовите клетки в популярна и широко достъпна процедура, трябва да се оцени туморният риск. Вторият проблем е да се постигне успешна имунологична толерантност между стволовите клетки и тялото на пациента. Засега една от най-добрите идеи е да използва собствените клетки на пациента и да ги прехвърли в техния многозначителен стадий на развитие.

Новите клетки трябва да имат способността да заменят напълно изгубените или неправилно функциониращи естествени клетки. Освен това съществува опасението относно възможността за получаване на стволови клетки без риск от заболеваемост или болка нито за пациента, нито за донора.