Стовбурові клітини і клітинна терапія. Маленький путівник

Ось вже кілька років тема стовбурових клітин залишається однією з гарячих. Публікації про них регулярно з'являються в самих різноманітних газетах та журналах, від науково-популярних до зовсім жовтих видань. І тон цих публікацій проходить всі градації - від самого захопленого до гнівно-викривального. Спробуємо розібратися, не впадаючи в крайнощі: що стоїть за численними пропозиціями «клітинної терапії »у Росії? І які реальні досягнення в цій галузі, зроблені світової медичної наукою?

З одного боку - в 1999 р. шановний науковий журнал Science оголошує стовбурові клітини одним з найбільшим відкриттів ХХ століття. Наші і не наші світила науки говорять про самих райдужних надіях на лікування хвороб, які до цих пір вважалися невиліковними. У всьому світі йде безліч робіт в найбільш серйозних і поважних наукових закладах; з'являються гідні довіри повідомлення про випадки, коли лікування стовбуровими клітинами дало реальні результати.

З іншого боку - в Америці та Європі стовбурові клітини забороняють. З'являються в пресі різко негативні висловлювання академіків і світил медичної науки (часто тих же самих, що захоплювалися), наприклад, такі: «Історія зі стовбуровими клітинами - це міфологія, яка існує задзеркальні, паралельно наукової медицині ». Як у друкованих виданнях, так і в електронних все частіше видно попередження: «Небезпечно! Лікування стовбуровими клітинами - шарлатанство! »

Думки настільки різноманітні, що логічно поставити питання - а чи точно вони всі кажуть про одне й те ж? Може, просто десь якась плутанина? Може, ці стовбурові клітини різні бувають? І одні треба заборонити, як в Америці, а іншими -- користуватися і лікувати все на світі?

Так, до речі, про лікування. Ось уже кілька років у різних виданнях із завидною регулярністю з'являються багатообіцяючі заголовки: «Стовбурові клітини вилікують невиліковні хвороби »,« Клітинна терапія - медицина майбутнього »,« Стовбурові клітини повернуть молодість »,« Стовбурові клітини дають надію хворим на розсіяний склероз (або хворобою Паркінсона, або діабетом, або ...) ».

І безліч рекламних пропозицій - варто тільки набрати, наприклад, в «Яндексі», «Стовбурові клітини». Ось як здорово виходить - ще тільки-тільки відкрили, десяти років не пройшло - а вже в найближчому косметичному салоні пропонують покористуватися, і іноді за цілком помірну ціну. І кажуть, що цим ще Чарлі Чаплін і Вінстон Черчілль лікувалися. І можна навіть у домашніх умовах -- купи тільки крем зі стовбуровими клітинами - і мажься, скільки хочеш, - молодий. А інші заклади пропонують лікування мало не від будь-якої хвороби - і ціни вже такі, що можна вибирати - або квартиру на ці гроші купити, або один курс омолодження пройти (а може і не один знадобитися). Чому це такий розкид цін - пропонують, начебто, одне й те саме? Питання про лікування - «клітинної терапії »- саме цікаве, хоча б тому, що це вже може безпосередньо стосуватися кожного з нас. Те, що обіцяють стовбурові клітини - затребуваним прямо сьогодні, і неодмінно знадобиться в майбутньому - адже і від хвороби або травми ніхто не застрахований, а від старості - точно нікуди не дінешся (якщо доживеш). І як хочеться, щоб все було правдою! Але щось аж надто добре для правди ... Але невже зовсім всі брешуть безсовісні платні лікарі з косметологами?

Здоровий глузд підказує, що найрозумніше не кидатися з крайності в крайність, а шукати істину десь між ними (а може, і трохи в стороні).

Спробуємо зробити невеликий огляд того, що стоїть за численними пропозиціями «Клітинної терапії» в Росії, а також реальних досягнень в цій області, зроблених світової медичною наукою.

Нікуди не дінешся, доведеться почати з визначень - просто для того, щоб було зрозуміло, про що, власне, розмова. І особливо тому, що в більшості популярних (а іноді й наукових) публікацій міститься безліч помилок у термінології, через що й відбувається значна частка плутанини.

Принципово важливими є такі властивості стовбурових клітин (СК):

1. це неспеціалізовані (недиференційовані) клітини, вони не виконують ніякої «роботи»;

2. вони здатні до багаторазових розподіл;

3. з них можуть розвинутися спеціалізовані (диференційовані) клітини.

Тут необхідно нагадати, що стовбурові клітини мають здатність диференціюватися - тобто перетворюватися з свого загального «Універсального» ( «ніякого») стану в стан спеціалізоване - а саме ставати клітинами конкретного органу або тканини.

Важливо відзначити, що високодиференційовані клітини (наприклад, кардіоміоцити - клітини серцевого м'яза, нейрони - нервові клітини) практично не діляться, у той час як менш диференційовані клітини (фібробласти - клітини сполучної тканини, в тому числі шкіри, гепатоцити - клітини печінки) частково зберігають здатність до розмноження і при певних умовах діляться і збільшують своє число. Тому деякі органи - серце, мозок - на превелику силу заповнюють втрачені клітини, і відбувається це тільки за рахунок стовбурових клітин. А в інших органів - шкіри, печінки - здатності до регенерації набагато вище.

Стовбурові клітини бувають різні

Самими першими СК, очевидно, слід вважати ті, що виходять при перших декількох поділу заплідненої яйцеклітини - з кожної може розвинутися самостійний організм (так, наприклад, виходять однояйцеві близнюки).

Через кілька днів ембріонального розвитку, на стадії бластоцисти, з її внутрішньою клітинної маси можна виділити Ембріональні стовбурові клітини (ЕСК). Шляхом певних маніпуляцій (досить складних) з них може бути отримана безсмертна лінія -- тобто клітини можуть необмежено і досить швидко ділитися, не змінюючи своїх властивостей.

І з цих клітин за певних умов може бути отримана будь-яка спеціалізована клітина дорослого організму. Вперше така безсмертна лінія людських ЕСК була отримана в 1998 році, і саме це Science визнав одним з великих відкриттів. Виділення безсмертної лінії ЕСК - процедура, що вимагає сучасного обладнання та високої кваліфікації, тому в Росії зараз такі лінії є тільки в небагатьох наукових інститутах. До речі, саме про ЕСК і йдуть дебати в США і Європі - наскільки етично їх застосування, адже для одержання лінії ЕСК доводиться знищувати людський ембріон (хай це всього лише мікроскопічний кульку з 200 з невеликим клітин) - а з точки зору християнської релігії це рівнозначно вбивства людини. З іншого боку, при допомоги ЕСК в майбутньому можуть бути полегшені страждання і врятовані життя багатьох людей. В даний час в США не дозволено державне фінансування досліджень, пов'язаних з отриманням нових ліній ЕСК (а не «заборонено використання стовбурових клітин », як пишуть у деяких статтях!). Подібні обмеження є і в інших країнах, але не в Росії.

Дуже часто в російських статтях ембріональними СК називають стовбурові клітини, отримані з абортованих плодів (фетусов) на 6-21 тижні. Це зовсім не те! У науковій літературі їх називають фетальний. Вони не мають вищеописаними властивостями ЕСК, отриманих з бластоцисти, - тобто здатністю до необмеженого розмноження і диференціювання в будь-який вид спеціалізованих клітин.

Ці фетальні клітини вже почали диференціювання, і, отже, кожна з них, по-перше, може пройти тільки обмежене число поділок, і, по-друге, дати початок не будь-яким, а досить певних видів спеціалізованих клітин. Так, із клітин фетальної печінки можуть розвинутися спеціалізовані клітини печінки і кровотворні клітини. З фетальної нервової тканини, відповідно, розвиваються більш спеціалізовані нервові клітини і т.д.

При певних умовах і під належним контролем виділення фетальних клітин дозволено в ряді країн, включаючи Росію.

Ще більш спеціалізованими є СК пуповинної крові. Головним чином, це кровотворні (гемопоетичні) стовбурові клітини.

Під дорослому організмі теж є кілька видів СК. Найбільш універсальними з них є мезенхімальних СК - вони виявлені в кістковому мозку, жирової тканини і в незначних кількостях в інших тканинах. Ці клітини можуть давати початок різноманітним клітин кісткової, хрящової, м'язової і, можливо, деяких інших тканин. Там же присутні Гемопоетична (кровотворні) СК, з яких утворюються всі клітини крові, вони знаходяться в великій кількості в кістковому мозку, а також присутні в периферичній крові. За деякими даними, гемопоетичні СК також можуть диференціюватися в клітини інших тканин, наприклад, м'язової.

І, нарешті, у всіх органах присутні РЕГІОНАЛЬНІ СК - як правило, це вже достатньо диференційовані клітини, і вони можуть дати початок лише кільком різновидів клітин, з яких складаються тканини даного органу.

Загальної закономірністю є те, що якщо клітина вийшла на етап диференціювання (почала спеціалізуватися), то кількість поділок, що вона може пройти, обмежена. Так, наприклад, для фібробласта ліміт поділок становить 50 поділок, для стовбурової клітини крові - 100.

Застосування клітинних технологій в клініці

Клітинна терапія - не відкриття кінця 1990-х років, але саме в цей час з'явилися наукові роботи, що дають нові широкі можливості її застосування і почалося бурхливий розвиток досліджень у цій області на всіх рівнях - від молекулярної клітинної біології, дослідів на культурах тканин і лабораторних тварин до різних стадій клінічних випробувань. Теоретично методи клітинної трансплантології можуть бути використані в самих різних розділах медицини, але практична їх розробка йде нерівномірно - трапляються прориви на різних ділянках, здається, що вже близько до впровадження в практику ... але в міру просування постають і нові проблеми. Ось, наприклад, одне з перших очікувань -- хвороба Паркінсона. Після безлічі дослідів на тваринах були початі клінічні випробування із застосування фетальних клітин, але однозначного результату так і не було отримано; дослідження тривають. Зате несподівано швидко входить до клініку застосування клітинних технологій у лікуванні хвороб серця.

Раніше всього з методів клітинної терапії в клінічну практику увійшла трансплантація кісткового мозку. Вже з 80-х років цей метод став рутинним в лікуванні деяких онкологічних і гематологічних захворювань. Він дозволив з високою ймовірністю домагатися лікування хворих, до того вважалися приреченими. Суть методу в тому, що у пацієнта за допомогою хіміо-або радіотерапії вбивають ракові клітини, разом з якими гине і кровотворна система кісткового мозку (відповідає, зокрема, за імунітет). Трансплантація кісткового мозку дозволяє відновити гемопоез, і головну роль в цьому відіграють кровотворні (гемопоетичні) стовбурові клітини, які становлять значну частку клітин кісткового мозку. Іноді кращий ефект дає використання чистої фракції гемопоетичних стовбурових клітин, які за допомогою спеціальних приладів виділяють з кісткового мозку або периферичної крові донора (а іноді - і самого пацієнта в період ремісії). Постійно відкриваються нові можливості трансплантації стовбурових клітин - метод застосовується для лікування інших форм онкозахворювань, для поліпшення переносимості хіміотерапії, для зменшення реакції відторгнення і т.д.

Близький підхід використовується при лікуванні аутоімунних захворювань, при яких власна імунна система пацієнта руйнує його ж клітини. До таких хвороб відносяться, наприклад, системний червоний вовчак (важке системне захворювання сполучної тканини), розсіяний склероз (захворювання центральної нервової системи, пов'язане з утворенням вогнищ демієлінізації - втрати захисної оболонки нервових волокон), ревматоїдний артрит (хронічне прогресуюче запалення суглобів з подальшою їх деформацією) і хвороба Крона (тяжке і практично невиліковне захворювання, що проявляється дисфункцією травної системи). При лікуванні у пацієнтів стимулюється викид в периферичну кров гемопоетичних СК, потім вони виділяються з крові за допомогою спеціального обладнання та деякий час зберігаються. Робота імунної системи пацієнта повністю або частково пригнічується, після чого вводяться аутологічних стовбурові клітини. Нова імунна система, заново відновлена з трансплантованих власних стовбурових клітин, більше не руйнує клітини пацієнта. Лікування ефективно не у всіх випадках, але іноді його результат перевершує результати застосування будь-якого іншого методу.

При діабеті першого типу гинуть продукують інсулін бета-клітини підшлункової залози. Трансплантація донорських бета-клітин дозволяє відновити синтез інсуліну, але широкого застосування цього методу заважає проблема відторгнення. Крім того, островковые клітини можуть жити тільки обмежений період часу. У дослідах на тваринах доведена можливість диференціювання стовбурових клітин у бета-клітини in vivo і in vitro, стимуляція кровообігу в острівцях Лангерганса. Таким чином, трансплантація власних стовбурових клітин пацієнта може стимулювати регенерацію його бета-клітин, але поки що на людях цього не було показано. Крім того, СК кісткового мозку після трансплантації демонструють ангіопротекторний (захищає судини) ефект, покращуючи протягом запущених форм цукрового діабету. В даний час при цукровому діабеті трансплантація стовбурових клітин проводиться головним чином як доповнення до інсулінотерапії і для запобігання розвитку вторинних ускладнень або полегшення вже існуючих.

Хороші результати дає трансплантація клітин у тих випадках, коли здібності органу до регенерації недостатні. Наприклад, практично не відновлюються втрачені в результаті інфаркту клітини серця - на їх місці утворюється рубцева тканину, Надалі утрудняє його роботу. Трансплантація клітин у серцевий м'яз (кардіоміопластіка) дозволяє значно покращити функцію серця. Проводяться клінічні випробування з використанням різних типів клітин: мезенхімальних клітин кісткового мозку (іноді індукованих до диференціювання в кардіоміоцити - Клітини серцевого м'яза), скелетних міобластов, гемопоетичних стовбурових клітин. Стовбурові клітини здатні стимулювати зростання нових мікросудин у ішемізованих областях і в такий спосіб відновлювати харчування ураженого ділянки. Вони здатні поліпшувати виживаність існуючих кардіоміоцитів, а можливо, і утворювати нові скоротливі елементи в міокарді. Описано кілька випадків успішного застосування трансплантації стовбурових клітин для облітеруючих лікування захворювань периферичних судин ( «хвороба курців »). Досліджуються можливості використання стовбурових клітин для лікування атеросклерозу і застосування їх в серцево-судинної тканинної інженерії (конструювання біоіскусственних артерій і клапанів серця).

Клітинні технології давно й широко застосовуються в лікуванні опіків, не загоюються ран та виразок. Для цього вже з 1980-х років почали використовувати клітини різних шарів шкіри -- фібробласти і кератиноцити, як алогенних (донорські), так і аутологічних (власні). Ці клітини поміщаються на ранову поверхню у вигляді суспензії, іноді в різних матриксу, або у вигляді раніше вирощеного монослоя. Пересаджені клітини стимулюють регенерацію, прискорюють утворення нових судин (ангіогенез) і загоєння рани; запобігають утворенню грубих рубців. У Останнім часом метод вдосконалюється - вирощуються багатошарові імплантати, використовуються мезенхімальні стовбурові клітини кісткового мозку і т.д. Близько до цього використання фібробластів в косметичних цілях - при цьому також йде стимуляція процесів життєдіяльності клітин шкіри, заповнення дефектів, розгладження зморшок.

Успішно застосовуються клітинні технології в лікуванні хвороб суглобів - з початку 1990-х років за кордоном застосовується трансплантація аутологічних хондроцитів (клітин-попередників хрящової тканини). Останнім часом активно розробляються методики, засновані на трансплантації в пошкоджені суглоби мезенхімальних стовбурових клітин кісткового мозку - це менш травматичний для паціента підхід, що дає не гірші результати. Добре відпрацьовані технології спрямованої диференціювання мезенхімальних стовбурових клітин кісткового мозку і жирової тканини в клітини-попередники кістки і хряща. Трансплантація таких клітин-попередників (зазвичай на відповідних носіях) дозволяє відновлювати значні дефекти кісткової і хрящової тканини, що часто буває неможливо досягти іншими методами (наприклад, відновлення кісток черепа).

Особливо великі надії на клітинні технології покладалися при лікуванні різних нейродегенеративних захворювань, наприклад, хвороби Паркінсона або травматичних пошкоджень спинного та головного мозку. Досліди на тваринах давали позитивні результати - відновлювався синтез дофаміну у щурів з моделлю хвороби Паркінсона, на щурах ж було отримано відновлення функцій при пошкодження спинного мозку. Були початі клінічні випробування, і в окремих випадках пацієнти отримували полегшення. Проте досягти значних і стійких результатів поки що не вдалося, оскільки відкриваються все нові чинники, що перешкоджають розвитку повноцінної нервової тканини.

Печінка має досить сильний потенціал регенерації, але при деяких хворобах він виявляється недостатнім, і починається фіброзне або жирове переродження. Для лікування різних форм печінкової недостатності застосовується екстракорпоральне підключення донорських ізольованих гепатоцитів  (клітин печінки). Крім того, клітини печінки вводяться в підшкірну клітковину, селезінку, під капсулу прямого м'яза живота або іншими способами. Проводяться роботи по культивування і введення клітин печінки, отриманих від пацієнта. Крім того, вводяться аутологічних гемопоетичні клітини, механізм дії яких може бути різним: трансдіфференціровка в гепатоцити, стимуляція овальних клітин, збільшення кількості непаренхіматозних клітин. Ін'єкції стовбурових клітин дозволяють значно поліпшити стан хворих.

Тканинна інженерія - створення тривимірних органів за допомогою біодеградірующіх матриксом; створення органів з декількох тканин. Використання стовбурових клітин, особливо аутологічних, робить можливим вирощування функціонуючих органів і гарне їх приживлення. До теперішнього часу методами тканинної інженерії вдалося виростити повноцінний зуб (на щурах); ділянку судини; багатошаровий імплант шкіри; фалангу пальця з кістки і хряща.

Як завжди, занадто райдужні надії при зіткненні з життям дещо бліднуть. Зцілити всіх хворих за допомогою клітинних технологій прямо зараз, в найближчі рік-два, не вдасться. Тим не менш, разом з тими областями медицини, в яких трансплантація різних клітин вже міцно увійшла в практику (онкологія, гематологія, травматологія) все ширше стає їх клінічне застосування в кардіології, артрології, імунології та багатьох інших сферах. Більш докладно про застосування клітинної терапії на сайті ЦМБТ, у версії для фахівців, з посиланнями на публікації в наукових виданнях. Відмінна риса цього методу за порівнянні з методами фармакології - більш тонкі, складні і різноманітні механізми дії, ще далеко не повністю вивчені. Не до кінця зрозумілий механізм дії навіть у тих випадках, коли клінічний ефект доведений, не вирішено ще безліч проблем; в міру їх вирішення виникають нові. Але жодна з сучасних наукових відкриттів не ставить під серйозний сумнів перспективи самого методу, хоч необхідні ще довгі й ретельні дослідження на всіх рівнях. Поки що лікування методами клітинної трансплантації залишається досить дорогим, але введення в широку практику і відпрацювання технологій дозволить зробити його більш доступним.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.cbio.ru/