Perspektywy wykorzystania zdobyczy medycyny regeneracyjnej w otorynolaryngologii

Transkrypt

1 Perspektywy wykorzystania zdobyczy medycyny regeneracyjnej w otorynolaryngologii Prospects for the use of the achievements of regenerative medicine in otorhinolaryngology Andrzej K. Ciechanowicz Zakład Medycyny Regeneracyjnej, Warszawski Uniwersytet Medyczny, ul. S. Banacha 1B, Warszawa Article history: Received: Accepted: Published: STRESZCZENIE: Obiektem badań medycyny regeneracyjnej jest poszukiwanie komórek macierzystych dających możliwość ich bezpiecznego i efektywnego wykorzystania do regeneracji uszkodzonych tkanek i narządów. Pluripotencjalne komórki macierzyste wydają się być idealne do tego celu. Posiadają one bowiem zdolność do różnicowania się w komórki wszystkich trzech listków zarodkowych (ekto-, mezo- i endodermy). Jednym ze źródeł ich pozyskiwania są zarodki. Od wielu lat podejmowane są bezowocne próby zastosowania embrionalnych komórek macierzystych izolowanych z zarodków. Duże kontrowersje etyczne wokół tej metody zmusiły jednak naukowców do poszukiwania innych, nie wzbudzających wątpliwości etycznych, źródeł pluripotencjalnych komórek macierzystych. Zaproponowaną, bardziej obiecującą alternatywą dla komórek izolowanych z zarodków, są indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste. Niestety, zarówno embrionalne komórki macierzyste, jak i indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste, wykazują skłonność do niestabilności genetycznej, która prowadzi do tworzenia potworniaków. Równolegle w badaniach klinicznych podejmowane są próby wykorzystania w regeneracji narządów miąższowych komórek macierzystych izolowanych z dojrzałych tkanek, np. szpiku kostnego czy tkanki tłuszczowej. Niestety dla większości z tych komórek brakuje przekonujących dowodów, że mogą odtwarzać uszkodzone narządy miąższowe. Medycyna regeneracyjna coraz większym zainteresowaniem cieszy się w terapiach otorynolaryngologicznych. Wysiłek naukowców wkładany jest w opracowanie skutecznej metody stymulacji (w warunkach in vitro) pluripotencjalnych komórek macierzystych izolowanych z dojrzałych tkanek w taki sposób, by mogły różnicować się w samoodnawialne progenitorowe komórki macierzyste, które zachowywałyby swój potencjał po przeszczepie do biorcy (np. w leczeniu zaburzeń równowagi czy utraty słuchu). Ponadto obiecujące wydają się metody wykorzystania potencjału komórek macierzystych w inżynierii tkankowej, coraz efektywniej wprowadzanej jako terapie kliniczne. SŁOWA KLUCZOWE: medycyna regeneracyjna, pluripotencjalne komórki macierzyste, embrionalne komórki macierzyste, bardzo małe komórki przypominające komórki embrionalne, inżynieria tkankowa ABSTRACT: Regenerative medicine is focusing on searching for stem cells, which can be efficiently and safely used for regeneration of damaged tissues and organs. Pluripotent stem cells would be ideal for this purpose. It is because they have the ability to differentiate into cells of all three germ layers (ecto-, meso- and endoderm). One of the sources of their isolation are embryos. For many years, they are made unsuccessful attempts to use of very controversial embryonic stem cells that are isolated from embryos. So strong ethical controversy forced scientists to look for other, undoubted ethically, sources of pluripotent stem cells. Induced pluripotent stem cells are proposed, as a more promising alternative to cells isolated from embryos. Unfortunately, both embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells tend to genetic instability leading to the formation of teratomas. In parallel studies scientists try to use of stem cells isolated from adult tissues (e.g. bone marrow cells or adipose tissue) in the regeneration of parenchymal organs. Unfortunately, there is no convincing evidence for most of these cells that can regenerate damaged parenchymal organs. Regenerative medicine more fre- DOI: /

2 KEYWORDS: quently is employed in the otorhinolaryngological therapies. More and more researchers efforts are put into the development of an effective method of stimulation (in vitro) of pluripotent stem cells isolated from adult tissue for differentiation of the renewable progenitor stem cells which can keep their potential after transplantation into the recipient (e.g. in the treatment of imbalances or hearing loss). Moreover, there are promising methods for employing of the stem cells potential in tissue engineering as they are more effectively introduced as a clinical therapies. regenerative medicine, pluripotent stem cells, embryonic stem cells, very small embryonic-like stem cells, tissue engineering SKRÓTY PKM pluripotencjalne komórki macierzyste MKM multipotencjalne komórki macierzyste EKM embrionalne komórki macierzyste ipkm indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste VSELs bardzo małe komórki przypominające komórki embrionalne WSTĘP Obecnie terapie komórkami macierzystymi funkcjonują jedynie w zakresie przeszczepów hematopoetycznych. Jednak kolejne doniesienia naukowe pozwalają sądzić, że terapie komórkami macierzystymi idą w dobrym kierunku, a tym samym pojawia się nadzieja, że w niedalekiej przyszłości zostaną rozwinięte w bardziej efektywne terapie. Uważa się, że technologie prowadzące do optymalizacji klinicznego zastosowania komórek macierzystych w nowej i rozwijającej się dyscyplinie klinicznej, jaką jest medycyna regeneracyjna, staną się kluczem do poprawy jakości życia i jego wydłużenia [1]. Ponadto medycyna regeneracyjna ma dwa główne cele. Pierwszym jest użycie komórek macierzystych w efektywnych i bezpiecznych terapiach, które mają na celu regenerację uszkodzonych tkanek i narządów. Uważa się, że transplantacja całych organów w przyszłości zostanie zastąpiona przeszczepami zawiesiny komórek macierzystych do konkretnych narządów. Jako że komórki macierzyste nieprzerwanie regenerują nasze tkanki oraz odgrywają kluczową rolę w wymianie starzejących się komórek somatycznych, medycyna regeneracyjna ma jeszcze drugi, równoległy cel, którym jest rozwinięcie strategii pozwalających poprawić jakość życia oraz jego długość. Ma to się zadziać poprzez zwiększenie potencjału regeneracyjnego dojrzałych komórek macierzystych rezydujących w różnych narządach [1 3]. Realizując pierwszy cel, musimy zidentyfikować populację komórek macierzystych, która będzie zdolna do różnicowania się we wszystkie typy dojrzałych komórek, a także zaprojektować efektywną metodę rekonstrukcji struktury trójwymiarowej uszkodzonych tkanek, a nawet w przyszłości wyhodować cały organ in vitro. Ponadto musimy poznać mechanizmy, które wpływają na utrzymanie populacji komórek macierzystych przez całe życie oraz zapobiegają ich starzeniu, a tym samym przedwczesnemu usunięciu z dojrzałych tkanek. Tkanki organizmu nie mogą się regenerować, gdy komórki macierzyste nie funkcjonują prawidłowo [1, 3, 4]. ŹRÓDŁA WYBRANYCH KOMÓREK MACIERZYSTYCH Z punktu widzenia medycyny regeneracyjnej idealnymi komórkami macierzystymi byłyby pluripotencjalne komórki macierzyste (PKM) lub multipotencjalne komórki macierzyste (MKM). Pluripotencjalne komórki macierzyste, nawiązując do swojej definicji, mają wysoki potencjał różnicowania się w komórki wszystkich trzech listków zarodkowych (mezo-, ekto- oraz endodermy), a w przypadku MKM w dwa listki zarodkowe. Posiłkując się badaniami na zwierzętach, można mieć nadzieję na wykorzystanie w leczeniu pacjentów kilku typów komórek macierzystych pozyskanych z embrionalnych i dojrzałych tkanek. Dlatego omówimy pokrótce zalety oraz wady: embrionalnych komórek macierzystych (EKM), indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (ipkm) oraz komórek macierzystych izolowanych z dojrzałych tkanek [1, 3]. Istnieją dwa potencjalne źródła PKM izolowanych z embrionów: nadwyżkowe embriony przechowywane w klinikach, a pozostałe po zapłodnieniu in vitro, oraz te uzyskane w procesie transferu jądra z komórki somatycznej do komórki jajowej, tzw. terapeutycznego klonowania [1, 4 7]. Embrionalne komórki macierzyste są izolowane z zarodków. Jak powszechnie wiadomo, wczesnorozwojowe tkanki embrionalne są potencjalnym źródłem pluripotencjalnych komórek macierzystych i takie komórki mogą być pozyskane z rozwijającej się moruli lub blastocysty otrzymanych, np. z mrożonych zarodków przechowywanych po procedurze in 2

3 vitro. Tym sposobem, ustanowiono kilkanaście linii ludzkich EKM. Niestety pozyskiwanie pluripotencjalnych komórek macierzystych z mrożonych ludzkich embrionów do celów terapeutycznych jest kontrowersyjne, a ponadto powszechnie wiadomo, że przy tej procedurze powstaną różnice w kompatybilności histologicznej tkanek pomiędzy komórkami macierzystymi uzyskanymi z embrionów a potencjalnymi biorcami. W szczególności stanie się tak z powodu odziedziczenia po rodzicach przez embriony unikalnego zestawu antygenów HLA. EKM będą się różnicować w komórki o innym zestawie antygenów kompatybilności histopatologicznej od tego, którym dysponują komórki biorcy. Tym samym układ immunologiczny biorcy rozpozna komórki pochodzące z różnicowania się EKM jako allogeniczne. Ponadto wykazano, że wspomniane powyżej linie komórkowe zmieniają swoje właściwości w czasie trwania hodowli. Najważniejszym jednak jest to, że badania na zwierzętach, którym podawano ustalone linie EKM, wykazały, że mogą się z nich rozwijać potworniaki [1, 6, 8, 9]. Biorąc pod uwagę względy etyczne oraz problemy techniczne z otrzymaniem normalnych embrionów ludzkich, a także będąc świadomym, że EKM otrzymane z embrionów będą różnicować się w tkanki nie będące kompatybilne histologicznie z tkankami biorcy, rozwinięto nową technikę pozyskiwania kompatybilnych tkankowo pluripotencjalnych komórek macierzystych poprzez tzw. terapeutyczne klonowanie. Technika ta polega na utworzeniu w warunkach laboratoryjnych klonoty, czyli komórki, która jest równa pod względem potencjału rozwojowego zygocie. Komórka ta tworzona jest poprzez usunięcie z oocytu jądra i zastąpienie go jądrem pobranym z dojrzałej komórki somatycznej (np. jądrem limfocytu lub fibroblastu). Terapeutyczne klonowanie różni się od fizjologicznego zapłodnienia tym, że nie dochodzi tu do połączenia haploidalnej liczby chromosomów matki i ojca, lecz jądro pobrane z komórki somatycznej zawiera diploidalną liczbę chromosomów biorcy, co prowadzi do pełnej kompatybilności tkankowej. Technika ta, znana również jako przeniesienie jądra komórkowego do jądra oocytu, w dalszym ciągu jest w fazie doświadczeń na zwierzętach modelowych [1, 6, 10 12]. Klonowaniu terapeutycznemu towarzyszą również opory natury etycznej, gdyż po umiejscowieniu klonoty w macicy może ona dać początek nowemu osobnikowi, podobnie jak zygota, a tym samym stworzyć podwaliny klonowania reprodukcyjnego. Przy użyciu tej techniki wyhodowano owcę Dolly. Należy pamiętać, że poza kontrowersjami natury etycznej pojawiła się konieczność pozyskiwania ludzkich oocytów, a także badania, które dowodzą, że pozyskane ze zwierząt modelowych klonoty, mogą u tych zwierząt prowadzić (podobnie jak EKM) do potworniaków [1, 6, 13]. Tak duże kontrowersje etyczne zmusiły naukowców do poszukiwania innych nie budzących wątpliwości etycznych źródeł pluripotencjalnych komórek macierzystych. Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (ipkm) to alternatywa dla komórek izolowanych z zarodków. Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste otrzymywane są w efekcie transformacji hodowlanych in vitro dojrzałych komórek somatycznych przy użyciu genów Oct-4, Nanog, Klf4, c-myc, które kodują czynniki transkrypcyjne newralgiczne dla rozwoju komórek embrionalnych. Uzyskanie ipkm możliwe jest poprzez wprowadzenie do komórki somatycznej wyżej wymienionych genów przy użyciu wektorów retrowirusowych. Metoda ta pozwala na otrzymanie transformowanej komórki, która posiada własciwości pluripotencjalnych komórek macierzystych, tj. ma zdolność różnicowania się w komórki wszystkich trzech listków zarodkowych [1, 6, 14]. Technika pozyskiwania indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych nie jest wysoce efektywna, gdyż zaledwie jedna komórka na kilka tysięcy ulega transformacji w wyniku manipulacji genetycznych, a następnie zaczyna proliferować, tworząc klon zawierający ipkm. Należy także zaznaczyć, że ipkm wykazują brak stabilności i podobnie do EKM mogą rozwijać się z nich potworniaki. Efekt ten jest wynikiem zaburzenia struktury i organizacji DNA spowodowanego wprowadzeniem do komórki somatycznej genów indukujących utworzenie ipkm [6, 14, 15]. Przyjmuje się, że indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste mogą być alternatywą dla embrionalnych komórek macierzystych, lecz należy pamiętać, że problemem w ich użyciu jest duża niestabilność genetyczna i występowanie w nich licznych aberracji chromosomalnych prowadzących do nowotworzenia oraz odrzutów przez organizm biorcy [6, 14, 16, 17]. W licznych badaniach potwierdzono występowanie w dojrzałych tkankach komórek o cechach pluripotencjalnych komórek macierzystych i multipotencjalnych komórek macierzystych (MKM). Komórki te mają zdolność do różnicowania się w komórki jednego, dwóch lub trzech listków zarodkowych [18 26]. Wśród populacji wczesnych rozwojowo komórek rozwijających się tkanek zidentyfikowano, między innymi, tzw. bardzo małe komórki przypominające komórki embrionalne (ang. very small embryonic-like stem cells; VSELs). Komórki VSELs charakteryzują się ekspresją typowych dla pluripotencjalnych komórek epiblastu markerów, które w początkowych fazach embriogenezy (w czasie gastrulacji) biorą udział w tworzeniu listków zarodkowych oraz dają początek różnym liniom komórkowym. Piśmiennictwo podaje, że komórki VSELs umiejscowione w rozwijających się tkankach odgrywają istotną rolę 3

4 w homeostazie puli tkankowo specyficznych komórek macierzystych. Komórki te przeżywają w dojrzałych tkankach, będąc źródłem ukierunkowanych tkankowo komórek macierzystych, dlatego uważa się je za pierwotne źródło wszystkich komórek rozwijającego się organizmu. Komórki VSELs mogą ulegać mobilizacji (w odpowiedzi na uszkodzenie tkanek i narządów) i krążyć we krwi obwodowej. Ich istotną cechą jest modyfikacja metylacji niektórych genów, które wykazują tzw. piętno genomowe chroniące komórki VSELs przed niekontrolowanym podziałem, a tym samym tworzeniem potworniaków [1, 6, 27 32]. Komórki VSELs mogą być alternatywą dla komórek otrzymywanych w wyniku klonowania terapeutycznego, czy też ipkm. Dlatego dla medycyny regeneracyjnej istotne jest opracowanie protokołów mających na celu skuteczną ekspansję komórek VSELs, gdyż obecnie potencjalnym ograniczeniem ich użycia w celach terapeutycznych jest dość niska liczba tych komórek w dojrzałym szpiku kostnym (1 komórka VSEL na komórek jednojądrowych szpiku kostnego). Ponadto, liczba komórek VSELs maleje wraz z wiekiem. Na uwagę również zasługuje fakt, iż użycie komórek VSELs nie wywołuje konfliktów natury etycznej, jak to ma miejsce w przypadku zastosowania komórek embrionalnych. Stanowi to dodatkową przesłankę do odnalezienia odpowiedzi na pytanie, czy izolowane z tkanek dorosłych osobników VSELs mogą być efektywnie zastosowane w klinice [1, 4, 6, 18]. KOMÓRKI MACIERZYSTE W OTORYNOLARYNGOLOGII Otolaryngologia jest jedną z dziedzin medycyny, która wykorzystuje potencjał regeneracyjny komórek macierzystych. Jako że są one klasą komórek, które mają zdolność do samoodnawiania oraz różnicowania się w różne typy komórek, prowadzonych jest szereg badań nad ich pobudzeniem do przekształcania się w konkretnie ukierunkowane komórki. Ma to szczególne znaczenie w przypadku, gdy w danym organie znajduje się niewielka liczba komórek macierzystych, a przez to potencjał regeneracyjny danej lokalizacji w organizmie jest niski. Lokalizacją o niskiej liczbie komórek macierzystych jest np. ucho wewnętrzne. Pluripotencjalne i progenitorowe komórki macierzyste zlokalizowane są w nim głównie w nabłonku ślimaka, nabłonku łagiewki, nabłonku przedsionkowym plamki woreczka, a także w kanałach półkolistych. PKM ucha wewnętrznego, mogąc różnicować się w komórki wszystkich trzech listków zarodkowych zarówno in vitro, jak i in vivo. Jak podaje piśmiennictwo komórki te zdolne są do różnicowania się w komórki podobne do komórek rzęsatych, co może prowadzić do zastąpienia nimi utraconych komórek receptorowych ucha wewnętrznego [33 37]. U ssaków (w tym u ponad 250 mln ludzi na świecie), proces utraty słuchu jest wywołany w większości przypadków niezdolnością zastąpienia utraconych mechanoreceptorów (komórek rzęsatych). Otrzymanie nowych komórek rzęsatych z odnawialnego źródła progenitorowych komórek macierzystych jest głównym wymogiem rozwinięcia terapii komórkowej tego narządu zmysłu. Prowadzone są badania nad metodą pozwalającą wyizolować i hodować progenitorowe komórki rzęsate ze ślimaka ucha wewnętrznego zwierząt modelowych. Pomimo udanej hodowli in vitro komórek rzęsatych z komórek macierzystych wyizolowanych z dojrzałych tkanek, nie udało się jeszcze opracować skutecznej terapii klinicznej polegającej na późniejszym wszczepieniu ich danemu biorcy [35, 38, 39]. Podjęto również próby wyhodowania komórek rzęsatych z embrionalnych komórek macierzystych oraz indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych. W próbach tych otrzymano w hodowlach in vitro (zwykłych i trójwymiarowych) komórki podobne do komórek rzęsatych, jednakże nie były one strukturalnie i funkcjonalnie tożsame z komórkami rzęsatymi obserwowanymi in vivo. Tym samym żadna z testowanych metod nie została wprowadzona jako terapia kliniczna [39, 40]. Komórki zwoju przedsionkowego, które przenoszą informacje zmysłu równowagi z przedsionkowych komórek rzęsatych do pnia mózgu, z wiekiem ulegają degeneracji. Stąd pojawia się istotna potrzeba regeneracji komórek zwoju przedsionkowego w celu leczenia schorzeń związanych z zaburzeniami równowagi. Wykonano próbę opracowania procedury otrzymania komórek macierzystych układu nerwowego z różnicujących się in vitro ludzkich ipkm, a następnie ich przeszczepu do nabłonka przedsionka w mysim uchu wewnętrznym. W wyniku tego doświadczenia wykazano, że wszczepione komórki macierzyste układu nerwowego przejawiały oznaki dojrzałości morfologicznej, włączając w to ponowne połączenie odnerwionych komórek rzęsatych, lecz jedynie częściową dojrzałość fizjologiczną [41]. W warunkach klinicznych, kiedy schorzenie prowadzi do uszkodzenia tkanki, przeszczep organu lub tkanki jest często próbą przywrócenia i/lub poprawy jakości życia pacjenta. Niestety przeszczepy tkanek i narządów są silnie limitowane zarówno przez brak dawców, jak i możliwy odrzut przeszczepu. Stosowane obecnie sztuczne rusztowania, wliczając w to sztuczne stawy, nie mogą spełnić wszystkich funkcji ludzkiej tkanki, co ogranicza ich długoterminową przydatność. Ponadto sztuczne tkanki nie zawsze integrują się z tkankami biorcy [42, 43]. W obszarze głowy i szyi nowotwory tchawicy nie są częste, lecz charakteryzują się wysoką śmiertelnością. Złotym stan- 4

5 dardem w leczeniu tego schorzenia jest operacyjna resekcja z podstawową rekonstrukcją. Macchiarini wraz z zespołem w 2008 roku opisali pierwszy przeszczep tchawicy otrzymanej w całości w wyniku inżynierii tkankowej z zastosowaniem szpikowych mezenchymalnych komórek macierzystych oraz komórek układu oddechowego [42, 44, 45]. Medycyna regeneracyjna w postaci inżynierii tkankowej jest postrzegana jako obiecująca i stosunkowo prosta metoda in vivo. Technika ta bazuje na śródoperacyjnym zastąpieniu naturalnych dróg powietrznych sztucznym rusztowaniem, które służy jako naturalny bioreaktor dla proliferacji i migracji komórek macierzystych biorcy zasiedlających zaimplantowany biopolimer [42, 46, 47]. Komórki macierzyste pozyskane z tkanki tłuszczowej są kolejnym źródłem komórek, które mogą zasiedlić rusztowania imitujące tchawicę. Po implantacji komórek macierzystych tkanki tłuszczowej wspomaganych fibroblastami pobranymi z dziąseł zaobserwowano rzekomowielowarstwowy nabłonek rzęsisty zbliżony morfologicznie i funkcjonalnie do fizjologicznego nabłonka wyściełającego tchawicę. Dlatego autorzy podają, że komórki macierzyste izolowane z tkanki tłuszczowej mogą być dobrym źródłem przeszczepów autologicznych regenerujących tchawicę. Przede wszystkim dlatego, że odznaczają się łatwością izolacji, stosunkowo wysoką liczebnością, szybką ekspansją oraz multipotencyjnością [42, 48 51]. PODSUMOWANIE Medycyna regeneracyjna stwarza ogromną szansę użycia komórek macierzystych w różnego rodzaju terapiach, w tym otorynolaryngologicznych. Komórki te mają potencjał użycia zarówno do przeszczepów komórkowych, jak również inżynierii tkankowej. Jednakże wymagane są dalsze badania, aby ocenić potencjalne zagrożenia wynikające z ich zastosowania. Należy bowiem pamiętać, że poza kontrowersjami etycznymi wynikającymi z użycia embrionalnych komórek macierzystych, ustalone linie embrionalnych komórek macierzystych oraz indukowanych genetycznie komórek macierzystych mogą wykazywać dużą niestabilność genetyczną, a tym samym prowadzić do tworzenia potworniaków. Dlatego duże nadzieje wiąże się z wykorzystaniem komórek macierzystych izolowanych z tkanek dojrzałych osobników, które same lub w połączeniu z organicznymi rusztowaniami (ang. scaffolds) mogą prowadzić do przełomu w terapii uszkodzonych narządów i tkanek. Obiecującą populacją takich komórek macierzystych o szerokim spektrum różnicowania są m.in. komórki VSELs. Piśmiennictwo 1. Ratajczak M.Z., Jadczyk T., Pędziwiatr D., Wojakowski W.: New advances in stem cell research: practical implications for regenerative medicine. Pol. Arch. Med. Wewn. 2014; 124 (7 8): Salgado A.J., Oliveira J.M., Martins A., Teixeira F.G., Silva N.A., Neves N.M. et al.: Tissue engineering and regenerative medicine: past, present, and future. Int. Rev. Neurobiol. 2013; 108 : Ratajczak M.Z., Shin D.M., Schneider G., Ratajczak J., Kucia M.: Parental imprinting regulates insulin-like growth factor signaling: a Rosetta Stone for understanding the biology of pluripotent stem cells, aging and cancerogenesis. Leukemia. 2013; 27 (4): Ratajczak M.Z., Zuba-Surma E., Kucia M., Poniewierska A., Suszynska M., Ratajczak J.: Pluripotent and multipotent stem cells in adult tissues. Adv. Med. Sci. 2012; 57 (1): Sanganalmath S.K., Bolli R.: Cell therapy for heart failure: a comprehensive overview of experimental and clinical studies, current challenges, and future directions. Circ. Res. 2013; 113 (6): Ratajczak M.Z., Suszyńska M.: Quo Vadis medycyno regeneracyjna? Acta Haematol. Pol. 2013; 44 (3): Kramer A.S., Harvey A.R., Plant G.W., Hodgetts S.I.: Systematic review of induced pluripotent stem cell technology as a potential clinical therapy for spinal cord injury. Cell Transplant. 2013; 22 (4): Hong E.J., Jeung E.B.: Assessment of Developmental Toxicants using Human Embryonic Stem Cells. Toxicol. Res. 2013; 29 (4): Cunningham J.J., Ulbright T.M., Pera M.F., Looijenga L.H.: Lessons from human teratomas to guide development of safe stem cell therapies. Nat. Biotechnol. 2012; 30 (9): Hwang W.S., Lee B.C., Lee C.K., Kang S.K.: Cloned human embryonic stem cells for tissue repair and transplantation. Stem. Cell Rev. 2005; 1 (2): Yang X., Smith S.L., Tian X.C., Lewin H.A., Renard J.P., Wakayama T.: Nuclear reprogramming of cloned embryos and its implications for therapeutic cloning. Nat. Genet. 2007; 39 (3): McHugh P.R.: Zygote and clonote --the ethical use of embryonic stem cells. N. Engl. J. Med. 2004; 351 (3): Green R.M.: Can we develop ethically universal embryonic stem-cell lines? Nat. Rev. Genet. 2007; 8 (6): Takahashi K., Yamanaka S.: Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell. 2006; 126 (4):

6 15. Kim J.B., Sebastiano V., Wu G., Araúzo-Bravo M.J., Sasse P., Gentile L. et al.: Oct4-induced pluripotency in adult neural stem cells. Cell. 2009; 136 (3): Okita K., Nakagawa M., Hyenjong H., Ichisaka T., Yamanaka S.: Generation of mouse induced pluripotent stem cells without viral vectors. Science. 2008; 322 (5903): Ronen D., Benvenisty N.: Genomic stability in reprogramming. Curr. Opin. Genet. Dev. 2012; 22 (5): Kucia M., Reca R., Campbell F.R., Zuba-Surma E., Majka M., Ratajczak J. et al.: A population of very small embryonic-like (VSEL) CXCR4(+)SSEA-1(+)Oct- 4+ stem cells identified in adult bone marrow. Leukemia. 2006; 20 (5): Jones R.J., Collector M.I., Barber J.P., Vala M.S., Fackler M.J., May W.S. et al.: Characterization of mouse lymphohematopoietic stem cells lacking spleen colony-forming activity. Blood. 1996; 88 (2): Jones R.J., Wagner J.E., Celano P., Zicha M.S., Sharkis S.J.: Separation of pluripotent haematopoietic stem cells from spleen colony-forming cells. Nature. 1990; 347 (6289): Krause D.S.: Bone marrow-derived cells and stem cells in lung repair. Proc. Am. Thorac. Soc. 2008; 5 (3): Vacanti M.P., Roy A., Cortiella J., Bonassar L., Vacanti C.A.: Identification and initial characterization of spore-like cells in adult mammals. J. Cell Biochem. 2001; 80 (3): Kucia M., Halasa M., Wysoczynski M., Baskiewicz-Masiuk M., Moldenhawer S., Zuba-Surma E. et al.: Morphological and molecular characterization of novel population of CXCR4+ SSEA-4+ Oct-4+ very small embryonic-like cells purified from human cord blood: preliminary report. Leukemia. 2007; 21 (2): McGuckin C., Jurga M., Ali H., Strbad M., Forraz N.: Culture of embryonic-like stem cells from human umbilical cord blood and onward differentiation to neural cells in vitro. Nat. Protoc. 2008; 3 (6): Mikhail M.A., M Hamdi H., Welsh J., Levicar N., Marley S.B., Nicholls J.P. et al.: High frequency of fetal cells within a primitive stem cell population in maternal blood. Hum. Reprod. 2008; 23 (4): Beltrami A.P., Cesselli D., Bergamin N., Marcon P., Rigo S., Puppato E. et al.: Multipotent cells can be generated in vitro from several adult human organs (heart, liver, and bone marrow). Blood. 2007; 110 (9): Ratajczak M.Z., Zuba-Surma E.K., Machalinski B., Ratajczak J., Kucia M.: Very small embryonic-like (VSEL) stem cells: purification from adult organs, characterization, and biological significance. Stem. Cell. Rev. 2008; 4 (2): Zuba-Surma E.K., Kucia M., Dawn B., Guo Y., Ratajczak M.Z., Bolli R.: Bone marrow-derived pluripotent very small embryonic-like stem cells (VSELs) are mobilized after acute myocardial infarction. J. Mol. Cell Cardiol. 2008; 44 (5): Wojakowski W., Ratajczak M.Z., Tendera M.: Mobilization of very small embryonic-like stem cells in acute coronary syndromes and stroke. Herz. 2010; 35 (7): Paczkowska E., Kuci M., Koziarska D., Halasa M., Safranow K., Masiuk M. et al.: Clinical evidence that very small embryonic-like stem cells are mobilized into peripheral blood in patients after stroke. Stroke. 2009; 40 (4): Abdel-Latif A., Zuba-Surma E.K., Ziada K.M., Kucia M., Cohen D.A., Kaplan A.M. et al.: Evidence of mobilization of pluripotent stem cells into peripheral blood of patients with myocardial ischemia. Exp. Hematol. 2010; 38 (12): Drukała J., Paczkowska E., Kucia M., Młyńska E., Krajewski A., Machaliński B. et al.: Stem cells, including a population of very small embryonic-like stem cells, are mobilized into peripheral blood in patients after skin burn injury. Stem Cell Rev. 2012; 8 (1): Hu Z., Luo X., Zhang L., Lu F., Dong F., Monsell E. et al.: Generation of human inner ear prosensory-like cells via epithelial-to-mesenchymal transition. Regen. Med. 2012; 7 (5): Oshima K., Grimm C.M., Corrales C.E., Senn P., Martinez Monedero R. et al.: Differential distribution of stem cells in the auditory and vestibular organs of the inner ear. J. Assoc. Res. Otolaryngol. 2007; 8 (1): Zhai S., Shi L., Wang B.E., Zheng G., Song W., Hu Y. et al.: Isolation and culture of hair cell progenitors from postnatal rat cochleae. J. Neurobiol. 2005; 65 (3): Li H., Liu H., Heller S.: Pluripotent stem cells from the adult mouse inner ear. Nat. Med. 2003; 9 (10): Oshima K., Grimm C.M., Corrales C.E., Senn P., Martinez Monedero R. et al.: Differential distribution of stem cells in the auditory and vestibular organs of the inner ear. J. Assoc. Res. Otolaryngol. 2007; 8 (1): Savary E., Hugnot J.P., Chassigneux Y., Travo C., Duperray C., Van De Water T. et al.: Distinct population of hair cell progenitors can be isolated from the postnatal mouse cochlea using side population analysis. Stem Cells. 2007; 25 (2): Ronaghi M., Nasr M., Ealy M., Durruthy-Durruthy R., Waldhaus J., Diaz G.H., et al.: Inner ear hair cell-like cells from human embryonic stem cells. Stem Cells Dev. 2014; 23 (11): Ohnishi H., Skerleva D., Kitajiri S., Sakamoto T., Yamamoto N., Ito J. et al.: Limited hair cell induction from human induced pluripotent stem cells using a simple stepwise method. Neurosci. Lett. 2015; 599: Taura A., Nakashima N., Ohnishi H., Nakagawa T., Funabiki K., Ito J. et al.: Regenerative therapy for vestibular disorders using human induced pluripotent stem cells (ipscs): neural differentiation of human ipsc-derived neural stem cells after in vitro transplantation into mouse vestibular epithelia. Acta Otolaryngol. 2016; 136 (10): Barczak W., Golusiński P., Luczewski L., Suchorska W.M., Masternak M.M., Golusiński W.: The importance of stem cell engineering in head and neck oncology. Biotechnol. Lett. 2016; 38 (10): Chapekar M.S.: Tissue engineering: challenges and opportunities. J. Biomed. Mater. Res. 2000; 53 (6):

7 44. Macchiarini P.: Primary tracheal tumours. Lancet Oncol. 2006; 7 (1): Macchiarini P., Jungebluth P., Go T., Asnaghi M.A., Rees L.E., Cogan T.A. et al.: Clinical transplantation of a tissue-engineered airway. Lancet. 2008; 372 (9655): Baiguera S., Jungebluth P., Burns A., Mavilia C., Haag J., De Coppi P. et al.: Tissue engineered human tracheas for in vivo implantation. Biomaterials. 2010; 31 (34): Conconi M.T., Bellini S., Teoli D., de Coppi P., Ribatti D., Nico B. et al.: In vitro and in vivo evaluation of acellular diaphragmatic matrices seeded with muscle precursors cells and coated with VEGF silica gels to repair muscle defect of the diaphragm. J. Biomed. Mater. Res. A. 2009; 89 (2): Kobayashi K., Suzuki T., Nomoto Y., Tada Y., Miyake M., Hazama A. et al.: A tissue-engineered trachea derived from a framed collagen scaffold, gingival fibroblasts and adipose-derived stem cells. Biomaterials. 2010; 31 (18): Kobayashi K., Suzuki T., Nomoto Y., Tada Y., Miyake M., Hazama A. et al.: Potential of heterotopic fibroblasts as autologous transplanted cells for tracheal epithelial regeneration. Tissue Eng. 2007; 13 (9): Suzuki T., Kobayashi K., Tada Y., Suzuki Y., Wada I., Nakamura T. et al.: Regeneration of the trachea using a bioengineered scaffold with adipose-derived stem cells. Ann. Otol. Rhinol. Laryngol. 2008; 117 (6): Zuk P.A., Zhu M., Ashjian P., De Ugarte D.A., Huang J.I., Mizuno H. et al.: Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells. Mol. Biol. Cell. 2002; 13 (12): Word count: 2700 Tables: Figures: References: 51 Access the article online: DOI: / Table of content: Corresponding author: Andrzej K. Ciechanowicz, Warszawski Uniwersytet Medyczny, ul. S. Banacha 1B, Warszawa, andrzej.ciechanowicz@wum.edu.pl Copyright 2017 Polish Society of Otorhinolaryngologists Head and Neck Surgeons. Published by Index Copernicus Sp. z o.o. All rights reserved Competing interests: The authors declare that they have no competing interests. Cite this article as: Ciechanowicz A.K.,: Prospects for the use of the achievements of regenerative medicine in otorhinolaryngology; Pol Otorhino Rev 2017; 6(1): 1-7 7