CELLULAR TECHNOLOGIES (LECTURE)
https://doi.org/10.57256/2949-0715-2025-4-2-92-107
Abstract
Relevance. The development of cellular technologies is a very promising direction in the development of modern medicine, which allows developing methods that can overcome previously insoluble problems of medical care.
The aim of the study: to present the basic concepts and directions of development of modern cellular technologies in an accessible form.
Materials and methods. The basis of the lecture is the analysis of domestic and foreign sources over the past 15 years.
Results. It is shown that cellular technologies are a modern innovative basis for reparative therapy, are of great importance for the development of transplantology, pharmacology and other medical fields. The development of cellular technologies is closely related to the concept of stem cells. The lecture discusses the basic principles of their cultivation and application.
Conclusion. Cellular technologies are a promising method of modern regenerative medicine. The development of cell technologies and management of stem cell development open up a number of new areas of medical care, such as bioprinting, biobanking, replacement and regenerative therapy.
About the Authors
Elena A. Tkachuk
Irkutsk State Medical University
Russian Federation
Russian Federation
Dr. Sci. (Med.), Associate Professor, Professor of the Department of Genetics;
Senior Researcher
Igor Zh. Seminsky
Irkutsk State Medical University
Russian Federation
Russian Federation
Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of the Department of Pathological Physiology and Clinical Laboratory Diagnostics
Maxim N. Karagyaur
Center for Regenerative Medicine of the Medical Scientific and Educational Institute of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Lomonosov Moscow State University”
Russian Federation
Russian Federation
Dr. Sci. (Biology), Associate Professor of the Department of Biochemistry and Regenerative Biomedicine, Senior Researcher
References
1. Киселев А.В., Сахнов С.Н., Заболотний А.Г., Калинина Н.Ю. Клеточные технологии, клеточная терапия в офтальмологии - состояние и перспективы. Современные проблемы науки и образования. 2018;(5):202-202 [Kiselev A.V., Sakhnov S.N., Zabolotniy A.G., Kalinina N.Y. Cell technologies, cell therapy in ophthalmology - state and prospective. Modern problems of science and education. 2018;(5):202-202 (In Russian)]. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=28062 [дата доступа: 29.04.2025].
2. Обухов Д.К. Биология и медицина на рубеже XX-XXI в. Биология в школе. 2017;7:3-12 [Obukhov D.K. Biology and medicine at the turn of the XX-XXI centuries. Biology in school. 2017;7:3-12 (In Russian)]. URL: http://www.schoolpress.ru/products/rubria/index.php?ID=79964&SECTION_ID=20 [дата доступа: 29.04.2025].
3. Богданов В.Р. От цитобласта до генома (к 170-летию создания клеточной теории). Медицина в Кузбассе. 2007;3:3-6 [Bogdanov V.R. From cytoblast to genome (on the 170th anniversary of the creation of cell theory). Medicine in Kuzbass. 2007;3:3-6 (In Russian)]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ot-tsitoblasta-do-genoma-k-170-letiyu-sozdaniya-kletochnoy-teorii [дата доступа: 29.04.2025].
4. Павлова В.Н. История открытия стволовых клеток крови. Аллея науки. 2020;1(12): 300-303 [Pavlova V.N. History of the discovery of blood stem cells. Alley of Science. 2020; 1(12): 300-303 (In Russian)]. URL: https://alley-science.ru/domains_data/files/3December2020/ISTORIYa%20OTKRYTIYa%20STVOLOVYH%20KLETOK%20KROVI.pdf [дата доступа: 29.04.2025].
5. Деев Р.В. Профессор Александр Александрович Максимов: эволюция идей. Гены и Клетки. 2014;9(2):6-14 [Deev R.V. Professor Alexander Alexandrovich Maksimov: evolution of ideas. Genes and Cells. 2014;9(2):6-14 (In Russian)]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/professor-aleksandr-aleksandrovich-maksimov-evolyutsiya-idey [дата доступа: 29.04.2025].
6. Бабичева Е. Опережая свой век: русский ученый – у истоков открытия стволовых клеток. Интернет ресурс [Babicheva E. Ahead of her time: Russian scientist at the origins of the discovery of stem cells. Internet resource (In Russian)]. URL: https://blood5.ru/knowledge/operezhaya-svoj-vek-russkij-uchenyj-u-istokov-otkrytiya-stvolovyx-kletok/ [дата доступа: 29.04.2025].
7. Макаревич П.И. Три десятилетия развития генной терапии: вехи и перспективы. Регенерация органов и тканей. 2023;1(1):16-24 [Makarevich P.I. Three decades of gene therapy development: milestones and prospects. Regeneration of organs and tissues. 2023;1(1):16-24 (In Russian)]. https://doi.org/10.60045/2949-5958-2025-1-16-24
8. Anguela X.M. Entering the modern era of gene therapy. Annual Review of Medicine. 2019;(70):273-288. https://doi.org/10.1146/annurev-med-012017-043332
9. Ляпун И.Н., Андрюков Б.Г., Бынина М.П. Культура клеток hela: бессмертное наследие Генриетты Лакс. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2019;37(4):151 15 [Lyapun I.N., Andryukov B.G., Bynina M.P. HeLa cell culture: Henrietta Lacks immortal heritage. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2019;37(4):151 157 (In Russian)]. https://doi.org/10.17116/molgen201937041151
10. Зорин В.Л., Зорина А.И. К 90-летию Александра Яковлевича фриденштеина. Гены и клетки. 2014;9(3):8-10 [Zorin V.L., Zorina A.I. To the 90th year of Alexandr Jakovlevich Friedenstein. Genes & Cells. 2014;9(3):8-10 (In Russian)]. https://doi.org/10.23868/gc120254
11. О биомедицинских клеточных продуктах. Федеральный закон от 23.06.2016 № 180-ФЗ [On biomedical cell products. Federal Law of 23.06.2016 No. 180-FZ (In Russian)]. URL: http://pravo.gov.ru/proxy/ips/?docbody=&vkart=card&nd=102402596&rdk= [дата доступа: 29.04.2025].
12. Kolios G., Moodley Y. Introduction to stem cells and regenerative medicine. Respiration. 2013;85(1):3-10. https://doi.org/10.1159/000345615
13. Abou-Saleh, H., Zouein, F.A., El-Yazbi, A. et al. The march of pluripotent stem cells in cardiovascular regenerative medicine. Stem Cell Res Ther. 2018;9 (201). https://doi.org/10.1186/s13287-018-0947-5
14. Tkemaladze J. Replicative Hayflick Limit. Longevity Horizon. 2025; 1(2). https://doi.org/10.5281/zenodo.14752664
15. He Y., Wang Y., Liu B. et al. Structures of telomerase at several steps of telomere repeat synthesis. Nature . 2021;593:454–459. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03529-9
16. Лопатина ТВ. Новые данные в изучении генетических механизмов поддержания «стволовости» в эмбриональных стволовых клетках человека. Гены и Клетки. 2023;(1):8-10 [Lopatina TV. New data in the study of genetic mechanisms for maintaining "stemness" in human embryonic stem cells. Genes & Cells. 2023;(1):8-10 (In Russian)]. https://doi.org/10.23868/gc121867
17. Силаева Н.В. Ниши стволовых клеток. Синергия Наук. 2017;(18);958-966 [Silaeva N.V. Stem cell niches. Synergy of Sciences. 2017;(18);958-966 (In Russian)]. URL: http://synergy-journal.ru/archive/article1356 [дата доступа: 29.04.2025].
18. Miller F.D., Gauthier-Fisher A. Home at last: neural stem cell niches defined. Cell Stem Cell. 2009;4(6):507-10. https://doi.org/10.1016/j.stem.2009.05.008.
19. Суханов Ю.С. Гаврилов Олег Константинович, инициатор нового направления клинической трансфузиологии - гравитационной хирургии крови. Вестник службы крови России. 2016;1: 1-6 [Sukhanov Yu.S. Gavrilov Oleg Konstantinovich, initiator of a new direction in clinical transfusiology - gravitational blood surgery. Bulletin of the Blood Service of Russia. 2016;1:1-6 (In Russian)]. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25993609 [дата доступа: 29.04.2025].
20. Хлусов И. А. Вопросы клеточных технологий и биоинженерии тканей (обзор). Journal of Siberian Federal University. Biology. 2008;3(1):269-294 [Khlusov I. A. Issues of cellular technologies and tissue bioengineering (review). Journal of Siberian Federal University. Biology. 2008;3(1):269-294 (In Russian)]. URL: http://elib.sfu-kras.ru/bitstream/handle/2311/939/06_%D0%A5%D0%BB%D1%83%D1%81%D0%BE%D0%B2.pdf?sequence=1&ysclid=ma39pxzz38626575600 [дата доступа: 29.04.2025].
21. Михаленко Е.П., Щаюк А.Н., Кильчевский А.В. Сигнальные пути: механизм регуляции пролиферации и выживаемости опухолевых клеток. Молекулярная и прикладная генетика. 2019;26:145-157 [Mikhalenko E.P., Shchayuk A.N., Kilchevsky A.V. Signaling pathways: mechanism of regulation of proliferation and survival of tumor cells. Molecular and Applied Genetics. 2019;26:145-157 (In Russian)]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/signalnye-puti-mehanizm-regulyatsii-proliferatsii-i-vyzhivaemosti-opuholevyh-kletok [дата доступа: 29.04.2025].
22. Forostyak O., Dayanithi G., Forostyak S. CNS Regenerative Medicine and Stem Cells. Opera Medica et Physiologica 2016;2(1):55–62. https://doi.org/20388/OMP2016.001.0023
23. Mallat Z., Fornes P., Costagliola R. et al. Age and gender effects on cardiomyocyte apoptosis in the normal human heart. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2001;56(11):719-23. https://doi.org/10.1093/gerona/56.11.m719
24. Dzhauari S., Basalova N., Primak A. et al. The Secretome of Mesenchymal Stromal Cells in Treating Intracerebral Hemorrhage: The First Step to Bedside. Pharmaceutics. 2023; 15(6):1608. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15061608
25. Абаева В.А., Абдуллаев Р.М., Агаева М. В. Достижения и методы ткане- и органогенеза в клеточных технологиях. Молодой ученый. 2020;50(340):371-373 [Abaeva V.A., Abdullaev R.M., Agaeva M.V. Achievements and methods of tissue and organogenesis in cellular technologies. Young scientist. 2020;50(340):371-373 (In Russian)]. URL: https://moluch.ru/archive/340/76425/ [дата доступа: 29.04.2025].
26. Нимер С.Н. Стволовые клетки (обзор литературы). Проблемы здоровья и экологии. 2009;1(19) [Nimer S.N. Stem cells (literature review). Problems of health and ecology. 2009;1(19) (In Russian)]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/stvolovye-kletki-obzor-literatury [дата доступа: 29.04.2025].
27. Yu J., Vodyanik M.A., Smuga-Otto K. et al. Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science. 2007;318(5858):1917-20. https://doi.org/ 10.1126/science.1151526
28. Щербакова Т.Н., Еремина А.И., Второва М.А. Инновационные клеточные технологии с позиций доказательной медицины. Фармация и фармакология. 2015;3(3(10)):69-71 [Scherbakova T.N., Eryomina A.I., Vtorova M.A. Innovative cellular technologies from the perspective of evidentiary medicine. Pharmacy & Pharmacology. 2015;3(3(10)):69-71 (In Russian)]. https://doi.org/10.19163/2307-9266-2015-3-3(10)-69-71
29. Iismaa S.E., Kaidonis X., Nicks A.M. et al. Comparative regenerative mechanisms across different mammalian tissues. NPJ Regen Med. 2018;3:6. https://doi.org/10.1038/s41536-018-0044-5
30. Bergmann O., Spalding K.L., Frisén J. Adult Neurogenesis in Humans. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2015;7(7):a018994. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a018994
31. Sun D. The potential of endogenous neurogenesis for brain repair and regeneration following traumatic brain injury. Neural Regen Res. 2014;9(7):688-92. https://doi.org/10.4103/1673-5374.131567
32. Melo-Narváez M.C., Stegmayr J., Wagner D.E., Lehmann M. Lung regeneration: implications of the diseased niche and ageing. Eur Respir Rev. 2020; 29(157):200222. https://doi.org/10.1183/16000617.0222-2020
33. Лызиков А. Н., Скуратов А. Г., Воропаев Е. В., Призенцов А. А. Роль стволовых клеток в регенерации печени и перспективы их использования в лечении печеночной недостаточности (обзор литературы). Проблемы здоровья и экологии. 2012;(2):7-13 [Lyzikov A.N., Skuratov A.G., Voropayev E.V., Prizentsov A.A. The role of stem cells in liver regeneration and prospects of their use in the treatment of liver impairment (literature review). Health and Ecology Issues. 2012;(2):7-13 (In Russian)]. https://doi.org/10.51523/2708-6011.2012-9-2-1
34. Wang Z., Zhu S., Jia Y. et al. Positive selection of somatically mutated clones identifies adaptive pathways in metabolic liver disease. Cell. 2023;186(9):1968-1984.e20. https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.03.014
35. Шаманская Т.В., Осипова Е.Ю., Румянцев С.А. Технологии культивирования мезенхимальных стволовых клеток ex vivo для клинического использования. Онкогематология. 2009;(3):69-76 [Shamanskaya T.V., Osipova E.Yu., Roumiantsev S.A. Mesenchymal stem cells ex vivo cultivation technologies for clinical use. Oncohematology. 2009;(3):69-76. (In Russian)]. https://doi.org/10.17650/1818-8346-2009-0-3-69-76
36. Шаманская Т.В., Осипова Е.Ю., Пурбуева Б.Б. и др. Культивирование мезенхимальных стволовых клеток Ex vivo в различных питательных средах (обзор литературы и собственный опыт). Онкогематология. 2010;(3):65-71 [Shamanskaya T.V., Osipova Ye.Yu., Purbueva B.B. et al. Ex vivo expansion of mesenchymal stem cells in different culture conditions (the literature review and own experience). Oncohematology. 2010;(3):65-71 (In Russian)]. URL: https://oncohematology.abvpress.ru/ongm/article/view/756 [дата доступа: 29.04.2025].
37. Karagyaur M., Dzhauari S., Basalova N. et al. MSC Secretome as a Promising Tool for Neuroprotection and Neuroregeneration in a Model of Intracerebral Hemorrhage. Pharmaceutics. 2021; 13(12):2031. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13122031
38. Lopatina T., Kalinina N., Karagyaur M. et al. Correction: Adipose-Derived Stem Cells Stimulate Regeneration of Peripheral Nerves: BDNF Secreted by These Cells Promotes Nerve Healing and Axon Growth De Novo. PLoS One. 2019;14(7):e0219946. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0219946
39. Агладзе К.И. Клеточные технологии в регенеративной медицине сердца: основные проблемы и пути развития. Альманах клинической медицины. 2019;47(7):623-629 [Agladze K.I. Cell technologies in the regenerative medicine of the heart: main problems and ways of development. Almanac of Clinical Medicine. 2019;47(7):623-629 (In Russian)]. https://doi.org/10.18786/2072-0505-2019-47-043
40. Dababneh S.F., Babini H., Jiménez-Sábado V. et al. Dissecting cardiovascular disease-associated noncoding genetic variants using human iPSC models. Stem Cell Reports. 2025;20(4):102467. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2025.102467
41. Деев Р.В., Исаев А.А., Кочиш А.Ю., Тихилов Р.М. Клеточные технологии в травматологии и ортопедии: пути развития. Гены и Клетки. 2007;2(4):18-30 [Deev R.V., Isaev A.A., Kochiesh A.Y., Tikhilov R.M. Cellular Technologies in Traumatology and Orthopedics: Ways of development. Genes & Cells. 2007;2(4):18-30 (In Russian)]. https://doi.org/10.23868/gc133671
42. Аверьянов А.В., Коноплянников А.Г. Клеточные технологии в лечении заболеваний легких - есть ли перспективы? Клиническая практика. 2010;1(4):3-11 [Averyanov A.V., Konoplyannikov A.G. Cellular technologies in treatment of lung diseases - are whether prospects? Journal of Clinical Practice. 2010;1(4):3-11 (In Russian)]. https://doi.org/10.17816/clinpract143-11
43. Rakhmetova V.S., Orazbayeva A.B.. Stem cells therapy in inflammatory bowel disease (in Russian). J Clin Med Kaz. 2017;4(46):6-10. https://doi.org/10.23950/1812-2892-JCMK-00463
44. Помелова А.А., Солёнова Е.А., Васильева И.В., Павлова С.И. Некоторые аспекты применения клеточной терапии при лечении заболеваний глаз: проблемы и перспективы. Вопросы клинической и фундаментальной медицины. 2024; 1(2): 25–30 [Pomelova A.A., Solenova E.A., Vasilyeva I.V., Pavlova S.I. Some aspects of the use of cell therapy in the treatment of eye diseases: problems and prospects. Issues of Clinical and Fundamental Medicine. 2024; 1(2): 25–30 (in Russian)]. https://doi.org/10.30914/M13
45. Тибекина Л.М. Нейрогенез и клеточные технологии в лечении заболеваний и повреждений нервной системы. Здоровье – основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения. 2014;9(1):150-156 [Tibekina L.M. Neurogenesis and cellular technologies in the treatment of diseases and injuries of the nervous system. Health is the basis of human potential: problems and solutions. 2014;9(1):150-156 (in Russian)]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/neyrogenez-i-kletochnye-tehnologii-v-lechenii-zabolevaniy-i-povrezhdeniy-nervnoy-sistemy [дата доступа: 29.04.2025].
46. Косенко К.Н. Стволовые клетки в стоматологии (обзор литературы). Вестник стоматологии. 2011;3(76):85-88 [Kosenko K.N. Stem cells in dentistry (literature review). Herald of Dentistry. 2011;3(76):85-88 (in Russian)]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/stvolovye-kletki-v-stomatologii-obzor-literatury [дата доступа: 29.04.2025].
47. Полянская А.А., Гиркина Д.Б., Стерлева Е.А. и др. Биопринтинг в медицине. особенности и перспективы использования. Международный журнал прикладных наук и технологий «Integral». 2022;(1):85-103 [Polyanskaya A.A., Girkina D.B., Sterleva E.A. et al. Bioprinting in medicine. Features and prospects of use. International journal of applied sciences and technologies "Integral". 2022;(1):85-103 (in Russian)]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/bioprinting-v-meditsine-osobennosti-i-perspektivy-ispolzovaniya [дата доступа: 29.04.2025].
48. Семченко С.С., Колычев Н.М., Степанов С.С., Дюрягин Н.М. Перспективы использования клеточных технологий для структурно-функционального восстановления живых систем организма. Динамика систем, механизмов и машин. 2014;(6):92-95 [Semchenko S.S., Kolychev N.M., Stepanov S.S., Dyuryagin N.M. Prospects for the use of cellular technologies for structural and functional restoration of living systems of the organism. Dynamics of systems, mechanisms and machines. 2014;(6):92-95 (in Russian)]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-ispolzovaniya-kletochnyh-tehnologiy-dlya-strukturno-funktsionalnogo-vosstanovleniya-zhivyh-sistem-organizma [дата доступа: 29.04.2025].
49. Гривцова Л.Ю., Поповкина О.Е., Духова Н.Н. и др. Клеточный биобанк как необходимая инфраструктура для разработки и внедрения клеточной терапиина основе мезенхимальных стволовых клеток в комплексном лечении антрациклиновой кардиотоксичности. Обзор литературы и собственные данные. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2020;19(6):2733 [Grivtsova L.Yu., Popovkina O.E., Dukhova N.N. et al. Cell biobank as a necessary infrastructure for the development and implementation of mesenchymal stem cell-based therapy in the treatment of anthracycline-induced cardiotoxicity. Literature review and own data. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2020;19(6):2733. (In Russian)]. https://doi.org/10.15829/1728-8800-2020-2733
50. Штыров Е.М., Зотов Р.А., Лапштаева А.В. Car T-клеточная терапия как современный метод лечения онкологических заболеваний. Бюллетень науки и практики. 2019;5(5):121-127 [Shtyrov E.M., Zotov R.A., Lapshtaeva A.V. CAR T-cell Therapy as a Modern Method for the Treatment of Oncological Diseases. Bulletin of Science and Practice. 2019;5(5):121-127 (In Russian)]. https://doi.org/10.33619/2414-2948/42/16
51. Abstracts from the 57th European Society of Human Genetics (ESHG) Conference: Hybrid Posters. Eur J Hum Genet. 2024;(2):1231–1841.https://doi.org/10.1038/s41431-024-01734-4
Review
For citations:
Tkachuk E.A., Seminsky I.Zh., Karagyaur M.N. CELLULAR TECHNOLOGIES (LECTURE). Baikal Medical Journal. 2025;4(2):92-107. (In Russ.) https://doi.org/10.57256/2949-0715-2025-4-2-92-107
Views:
195
