Що таке стовбурові клітини

Л.І. Корочкін, доктор медичних наук, член-кореспондент РАН

Поняття «Стовбурові клітини» вперше з'явилося в Росії ще на початку минулого століття. Тоді великий російський гістолог А. А. Максимов, вивчаючи процес кровотворення, прийшов до висновку про їх існування. Що ж це за клітини і які їхні відмітні властивості?

Стовбурові клітини можуть давати початок будь-яким клітинам організму - і шкірних, і нервовим, і клітин крові. Спочатку вважали, що в дорослому організмі таких клітин немає і існують вони лише на самому ранньому періоді ембріонального розвитку. Однак у 70-і роки А. Я. Фріденштейн зі співавторами виявили стовбурові клітини в мезенхіми (стромі) «дорослого» кісткового мозку, в; надалі їх стали називати Стромальні клітини.

Тоді ж з'явилися роботи, що доводять наявність стовбурових клітин практично у всіх органах дорослих тварин і людини. У зв'язку з цим прийнято розділяти стовбурові клітини на ембріональні стовбурові клітини (виділяють з ембріонів на стадії бластоцисти - дуже ранній стадії розвитку, коли ще немає ні тканин, ні закладок органів) і регіональні стовбурові клітини (виділяють з органів дорослих особин чи з органів ембріонів більш пізніх стадій), які зберігають властивості ембріональних клітин, про що свідчать виявлені у них ембріональні білкові маркери (рис.1).

Стовбурові клітини можна виділяти і ростити в культурі тканини. При цьому утворюються кулясті клітинні асоціати: скупчення ембріональних клітин називають ембріоіднимі тілами, а нейтральні - нейросферамі.

Рис.1. Острівці клітин, що зберегли ембріональні білки (світлі клітини, виявлені з допомогою імунофлюоресцентний техніки), в печінці дорослої миші. Препарат отриманий в 1971 р. в лабораторії Л. І. Корочкін в Новосибірському інституті цитології та генетики СВ АН СРСР.

Здатність давати безліч різноманітних клітинних типів (плюріпотентность) робить стовбурові клітини найважливішим відновлювальних резервом в організмі, який використовується для заміщення дефектів, що виникають в силу тих чи інших обставин.

Особливе здивування біологів викликало присутність стовбурових клітин у центральній нервовій системі. Як відомо, самі нервові клітини втрачають здатність до розмноження вже на самій ранній стадії нейтральні диференціювання (стадії нейробластів). А стовбурові клітини у відповідь на різні ураження нервової тканини починають ділитися з наступною диференціюванням в нервові і гліальні клітини. Ізольовані нейтральні стовбурові клітини можуть перетворюватися і в інші похідні.

Виявити стовбурові клітини можна за допомогою спеціальних методів. Справа в тому, що в «Нативних» стовбурових клітинах і їх похідних синтезуються специфічні білки, які виявляються за допомогою імуногістохімічної техніки. На кожен білок отримують антитіла, які мітять флюоресцирующим барвником. Такий реагент виявляє білки, присутні в стовбурових клітинах на різних стадіях розвитку. Так, нейтральні стовбурові клітини містять білок нестін (рис.2). Коли вони вступають на шлях спеціалізації, у них з'являється новий білок - віментін. Якщо клітини розвиваються в нейтральні напрямку, то синтезуються відповідні маркірують білки - нейрофіламентние, b3-Тубулін, енолаза та ін Коли клітини спеціалізуються як допоміжні, гліальні, з'являються інші маркери, наприклад гліальних фібрилярний кислий білок, білок S-100 та ін

Рис.2. Культура стромальних стовбурових клітин людини.

Зеленим флюоресцирующим цитоплазма, що містить нестін, синім - ядерний матеріал.

Модель для аналізу ролі генів у диференціювання

Здатність будь-яких стовбурових клітин давати різні клітинні типи робить їх вельми зручною системою для вивчення молекулярно-генетичних подій, що обумовлюють специфічну диференціювання клітин. Дійсно, ізолювавши стовбурові клітини в чистому вигляді, можна потім аналізувати функції генів, відповідальних за послідовні етапи диференціювання.

Виявилося, зокрема, що час послідовного включення генів, що контролюють розвиток, співпадає і в постімплантаціонних зародках, і в культурі ембріоідних тел. Значить, стовбурові клітини - дійсно гарна експериментальна модель для вивчення молекулярних механізмів клітинної спеціалізації.

Аналіз культур стовбурових клітин за допомогою молекулярно-генетичного мікроеррей-методу (microarray), що оцінює кількість функціонально активних генів, показав, що в одному клоні мезенхімних стовбурових клітин синтезується принаймні 1200 матричних РНК (мРНК). У різних стовбурових клітинах присутня подібний набір заздалегідь синтезованих мРНК (копій багатьох генів), але є і специфічні РНК. При цьому вдалося з'ясувати, що в стромальних стволових клітинах дорослої гематогенної (кровеобразующей) тканини міститься практично весь набір мРНК, які функціонують в зародкових листках і на стадії органогенезу. Ідентифіковано також мРНК ключових генів, що регулюють дозрівання клітин усіх зародкових листків: мезенхімального і мезодермального походження, а також энто-і ектодерми. Більшість мРНК регуляторних генів присутній вже в яйцеклітини і зародкових клітинах.

Отже, в стовбурових клітинах виявляється загальний принцип онтогенезу - робота генів з «Випередженням», тобто синтез тих мРНК, які знадобляться на значно більше пізніх стадіях розвитку.

Гени-панове, проблема диференціювання і стовбурові клітки

Численні дані, отримані в ході вивчення стовбурових клітин, дозволили уточнити організацію відповідних генних мереж (в умовах цілісного організму це іноді не так вже й просто). Зокрема, можна виявити шляхи взаємодії так званих генів-панів і генів-рабів. Панами називають ключові гени, від яких залежить специфіка розвитку даної тканини або органу, рабами - каскади структурних генів (запускаються генами-панами), що забезпечують синтез тканеспеціфіческіх білків і відповідно формування того чи іншого органу або тканини.

Використання стовбурових клітин в біології розвитку дозволило підтвердити існування генів-панів, які запускають каскади генів, від яких залежить спеціалізація цілих органів, зародкових листків і окремих типів клітин. Ця універсальна закономірність притаманна всім тваринам. Так, у дрозофіли є ген eyeless (безоких), що обумовлює розвиток очі. Якщо його змусити працювати у незвичному місці, то очі можуть з'явитися на череві, на лапках, на крилі і в будь-якому іншому місці (мал. 3). Подібний ген Pax6 є і у ссавців. Введений в геном дрозофіли, він дає той же ефект, що і власний ген господаря. Все це свідчить про універсальність ефекту генів-панів.

Рис.3. Розвиток очі в незвичайних місцях на тілі дрозофіли: а, б - на лапці, в, г - на антени.

Ген pdf-1 виконує роль тригера, що запускає розвиток підшлункової залози; ген Нох-11 відповідає за розвиток селезінки, ген Crypto - за розвиток серця, мутації гена НОХD13 призводять до полідактилії верхніх і нижніх кінцівок у людини. Відомі гени-панове і для окремих зародкових листків. Так, мутація гена casanova блокує розвиток усієї ентодерми, а генів Brachiury і zeta-globin -- мезодерми.

Нарешті, за сигналом відповідних генів-панів формуються спеціалізовані тканини і типи клітин. Наприклад, ген Wn17 ініціює дозрівання альвеолярного епітелію. У нашої лабораторії спільно з лабораторією В. Тарабикіна (університет Геттінгена) відкрита нова група нейрогенної, необхідних для освіти нейронів п'ятого-шостого шарів кори головного мозку.

Можливо, певну регулюючу роль в диференціювання стовбурових клітин грають короткі повторювані послідовності, мікро-або мінісателлітние. Так, О. В. Підгорна (Санкт-Петербург) виявила наявність білків, специфічне зв'язування яких з тандемні повтори визначає особливості тривимірної організації хроматину. Як відомо, від цієї організації залежить специфіка роботи генів. Значить, стан системи повторюваних послідовностей (їх недореплікація, дімінуція або гіперреплікація) може відігравати важливу роль у диференціювання стовбурових клітин.

Сьогодні очевидно, що індивідуальний розвиток регулюється ієрархічно організованою системою генних ансамблів (мереж). Зрозуміти особливості такої регуляції допомагають стовбурові клітини. У зв'язку з цим великий інтерес представляє реконструкція органних структур in vitro на основі стовбурових клітин. Так, М. Томоока з співавторами отримали з стовбурних нервових клітин структури, подібні нервової трубці; подібні досліди з дисоційованому клітинами гіппокампу поставив у Інституті мозку РАМН И. В. Вікторов. Вживаються також спроби вирощувати клітини в спеціальних колонках для отримання органоподобних структур і використання їх в клініці. Такі дослідження дуже перспективні і для вирішення фундаментальних завдань, і для практичного використання в генної та клітинної терапії.

Стовбурові клітини і камбіальні

Давно відомо, що майже кожна тканина в організмі має запас так званих камбіальні клітин, які поповнюють її клітинний склад, постійно тане від функціональних перевантажень чи хвороб. При настільки пильну увагу до стовбурових клітин не дивно, що камбіальні клітини забуті. Про них взагалі якось почали забувати. А між тим камбіальні клітини - безпосередній учасник відновних процесів в тканинах. Наочний тому приклад - клітини паросткового шару шкіри, поповнюють постійно витрачуваний запас зрілих, вже не діляться клітин шкірного покриву. Більше того, до відкриття стовбурових клітин мова йшла тільки про такий спосіб репарації. У нервової тканини камбіальні клітин, здатних розмножуватися, немає (про глії мова не йде). Але там зберігається резерв молодих клітин - нейробластів, які завдяки своїй диференціювання заповнюють різні дефекти, що зберігаючи тим самим функціональну дієздатність відповідного відділу мозку або периферичної нервової системи.

Які ж взаємини стовбурових і камбіальні клітин? Чи можливі їх взаємоперетворення, чи може регіональна стовбурова або прогеніторная клітина (клітина-попередник) дати початок камбіальні і навпаки, чи відбувається цей процес в організмі, яке його значення для нормального перебігу відновлювальних процесів і який (якщо він існує) його молекулярно-генетичний механізм? Вирішення цих питань має важливе не тільки фундаментальне, але й практичне значення. Вивчення стовбурових клітин в різних експериментальних умовах, безперечно, допоможе знайти відповіді і дозволить представити в новому світлі тонкі механізми відновних процесів, що протікають в організмі. Такі роботи вже розпочато, зокрема на стовбурових клітинах епітеліального покриву шкіри. Результати суперечливі і дають привід для дискусій.

При цьому слід враховувати, що в саму початкову фазу диференціювання з різною ступенем ефективності включається декілька програм, і доля клітин ще однозначно не вирішена. Наприклад, у розвивається нейробластів, диференціюється в катехоламінергіческом напрямку, синтезуються не тільки мРНК для компонентів катехоламінергіческой системи, але і мРНК для компонентів холінергічну системи. Якщо в певний момент розвитку змінити катехоламінергіческую мішень, іннервіруемую даної клітиною, на холінергічну, то раніше більш інтенсивний синтез «катехоламінергіческіх» РНК почне гальмуватися і запанує синтез «холінергічну» РНК. У результаті відбудеться як би перепрограмування клітини на новий шлях розвитку.

Стовбурові клітини, що зустрічаються в шипуватий шарі епідермісу шкіри, чиї клітини вже не діляться і активно спеціалізуються, якраз і можуть бути «мігрантами» з осередку стовбурових клітин. Мені доводилося зустрічати такі клітини в диференціюються автономної нервової системи ембріонів людини. Іншими словами, ситуація з «Перетвореннями» стовбурових клітин та їх взаємовідносинами з камбіальні клітинами далеко не так проста, як це може здатися на перший погляд.

Змінилися Чи уявлення про клітинної диференціювання з відкриттям стовбурових клітин?

Всупереч твердженням деяких авторів - поки що ні. По-перше, диференціювання будь-яких стовбурових клітин відбувається за законами, сформульованим для клітинної диференціювання взагалі. У цьому й полягає цінність стовбурових клітин як модельної системи. По-друге, клітини, в тому числі і стовбурові, почавши диференціювання, втрачають здатність до поділу, принаймні на кінцевих стадіях. І, нарешті, вивчення поведінки стовбурових клітин не похитнуло уявлень про стабільність і незворотності клітинної диференціювання: з фіброціта, плазматичної або з парієтальної клітини шлунка ніколи не вийде нейрон, а з нейрона не виникне шкірний клітина. Теза, що стовбурова клітина здатна до різного роду трансформацій, ніяк не порушує це правило, а лише демонструє мультіпотентность, властиву раннім ембріональних клітин. На термінальній стадії диференціювання клітина знаходить стабільний стан і втрачає здатність до поділу і різного роду перетворень.

Що ж нового дало відкриття стовбурових клітин в дорослому організмі? Вона змінила наші уявлення про організацію тканин і про механізми що протікають у них відновних процесів. Був зроблений новий і дуже важливий висновок: ембріональні клітини з високим потенціалом до розвитку зберігаються і в дорослому організмі. Більш того, вони становлять найважливіша ланка в ланцюзі репаративних процесів, про що раніше не підозрювали. Так, описуючи в 70-і роки ембріональні клітини в печінки дорослої миші (у книзі «Взаємодія генів у розвитку». М., 1977), я не припускав, що вони мають настільки високим потенціалом до розвитку і беруть активну участь у репарації.

Відкриття стовбурових клітин спричинило необхідність заміни що існувала до цих пір схеми репаративних процесів в тканинах:

на нову схему, що відображає існування стовбурових клітин в дорослому організмі:

В ході клітинного поділу зі стовбурових клітин виникають материнська та дочірня клітини. Материнські використовуються для самопідтримки популяції, а дочірні або «Виходять» в камбіальні клітку, або безпосередньо в диференціювання. Стовбурові клітини зберігає властивості ранніх ембріональних клітин -- плюріпотентность, а камбіальні цю здатність втрачає і виробляє лише регіональні структури.

Таким чином, у вивченні відновних процесів зроблений великий крок вперед. Але належить ще дуже багато зробити, щоб пізнати тонкі механізми поведінки стовбурових клітин і знайти можливість використовувати ці знання в клінічній практиці.

Ситуація в даному випадку непроста. Вона ускладнюється ще й присутністю маркерів, які специфічно «мітять» стовбурові клітини та їх похідні. Зокрема, в базальної, Ростовом шарі епітелію шкіри є стовбурових клітин 10%, а білок b1-інтегринів, специфічний маркер цих клітин, міститься у 40% клітин цього шару. У зв'язку з цим повідомлення про взаємоперетвореннях і трансформаціях шкірних (та і інших теж!) стовбурових клітин вимагають серйозної експериментальної перевірки.

Трансдетермінація і трансдіфференціровка

В зв'язку з надзвичайно широким потенціалом стовбурових клітин виникає плутанина з поняттями трансдетермінаціі і трансдіфференціровкі. У результаті прийняті в гістології та ембріології термінологічні правила розмиваються і виникає грунт для безплідних дискусій і спекуляцій.

Дійсно, якщо трансформацію стовбурових клітин в різних напрямках позначити як трансдіфференціровку (а деякі автори дозволяють собі таку вільність), будуть необгрунтовано зруйновані уявлення про стабільність і незворотності диференціювання, що веде до неймовірної плутанини. Насправді немає ніяких підстав руйнуємо існуючі погляди. Цілком очевидно, що клітина, яка втратила здатність до поділу і що вступила на певний шлях розвитку (наприклад, нейробластів), не може дати початок іншим похідним. Домогтися репрограммірованія ядра не так-то просто. Навіть його пересадка в іншу цитоплазму (зокрема, при отриманні гетерокаріонов або в дослідах з пересадкою ядер), і то не завжди успішна.

Зареєстровані випадки трансформації стовбурових клітин відносяться до іншої події -- трансдетермінаціі. Процес цей давно відомий в експериментальній ембріології завдяки роботам видатного швейцарського ембріолога і генетика Ернста Хадорна. Описане в ряді робіт «перетворення» гліальні клітини в нейрон пояснюється, мабуть, гетерогенність популяції гліоцітов, тобто деякі з них можуть зберігати властивості камбіальні, а часом і «стовбурові». У такому випадку виявлений феномен здивування не викликає. Наприклад, показано, що клітини так званої радіальної глії, яка на ранніх етапах онтогенезу служить субстратом для міграції диференціюються нервових клітин, стають нейронами. Однак потім з'ясувалося, що насправді популяція клітин радіальної глії гетерогенна: частина клітин містить нейтральні маркери (вони згодом стають нервовими), а частина - гліальні (такі й стають гліальними). Іншими словами, не дивлячись на те, що всі клітини радіальної глії спочатку виконують одну й ту саму тимчасову функцію, вони вже детерміновані до розвитку в різних напрямках. Значить, виявлений феномен їх трансформації - не трансдіфференціровка, а трансдетермінація.

Як стовбурові клітини підтримують свою «молодість»

Одна з найважливіших загально біологічних проблем, вирішити яку допоможуть стовбурові клітини, - генетичний механізм підтримки детермінованого стану під час ділення клітин і виходу їх у диференціювання. Всерйоз її поставив ще Е. Хадорн в 50-і роки минулого століття, але досі вона не вирішена. Нещодавно вдалося пролити певне світло на молекулярно-генетичні події при переході клітини з детермінованого стану в диференціювання. Наша співвітчизниця Наталя Туліна, що працює в США, зауважила, що для такого переходу дуже важливо взаємовідношення стовбурових клітин з клітинами-«нішами», до яких вони «прилягають». Так, у насінниках дрозофіли соматичні клітини «хаба», що формують нішу стовбурових клітин, які містять білок UPD, який, у свою чергу, активує так званий сигнальний каскад Jak-STAT. Посилений синтез UPD в клітинах апікальної району насінників призводить до зростання і репродуктивних, і стовбурових клітин насінники. Для підтримки обох типів клітин необхідна участь компонентів Jak-STAT сигнального каскаду, кінази НОР і транскрипційного активатора STAT92E. Активацію всього комплексу білків запускає UPD, що клітини-«ніші» передають стовбурових клітин. Розрив зв'язку між ними обумовлює початок диференціювання стовбурових клітин (рис. 4). Наскільки цей універсальний механізм, належить ще з'ясувати.

Рис.4. Схема підтримки «стовбурові» клітин в насінниках дрозофіли за даними Наталії Тулін.

1, 2 і 3 - стадії взаємодії з комплексом мембранних білків,

4 - Активація сигнального білка STAT,

5 - Активація генів стовбурової клітини.

Проблеми генної та клітинної терапії

Плюрі - і мультіпотентность стовбурових клітин робить їх ідеальним матеріалом для трансплантаційний методів клітинної та генної терапії. Поряд з регіональними стовбуровими клітинами, які при пошкодженні тканин відповідного органу мігрують до зони ушкодження, діляться і диференціюються, утворюючи в цьому місці нову тканину, існує і «центральний склад запчастин» - стромальні клітини кісткового мозку. Ці клітини універсальні. Вони, видно, надходять з кровотоком в пошкоджений орган або тканину і там під впливом різних сигнальних речовин продукують замість загиблих потрібні клітини (хоча отримані численні дані такого роду нерідко критикуються і вимагають додаткової перевірки).

В Зокрема, встановлено, що ін'єкція експериментальним тваринам стромальних клітин кісткового мозку в зону ушкодження серцевого м'яза усуває явища постінфарктної серцевої недостатності. А стромальні клітини, введені свиням з експериментальним інфарктом, вже через вісім тижнів повністю перероджуються в клітини серцевого м'яза, відновлюючи її функцію. Результати такого лікування інфаркту вражаючі. За даними Американського кардіологічного суспільства, за 2000 р. у щурів з штучно викликаним інфарктом 90% стромальних клітин кісткового мозку, введених в область серця, трансформувалися в клітини серцевого м'яза.

Японські біологи в лабораторних умовах отримали клітини серцевого м'яза з стромальних клітин кісткового мозку мишей. У культуру стромальних клітин додавали 5-азацітідін, і вони починали перетворюватися в клітини серцевого м'яза. Така клітинна терапія досить перспективна для відновлення серцевого м'яза після інфаркту, оскільки для неї використовуються власні стромальні клітини. Вони не відриваються, і, крім того, при введенні дорослих стовбурових клітин виключена ймовірність їх злоякісного переродження.

Широко застосовується терапія стромальних клітинами в ортопедії. Це пов'язано з існуванням особливих білків, так званих ВМР (кісткові морфогенетичні білки), які індукують диференціювання стромальних клітин в остеобласти (клітини кісткової тканини). Клінічні випробування в цьому напрямку дали багатообіцяючі результати. Наприклад, у США 91-річній пацієнтці з незагойним протягом 13 років переломом вживили спеціальну колагенову платівку з нанесеними на неї ВМР. Вступники в зону перелому стромальні клітини «притягувалися» до пластинки і під впливом ВМР перетворювалися на остеобласти. Через вісім місяців після установки такої пластинки зламана кістка у хворої відновилася. Зараз в США проходять випробування і незабаром почнуть застосовуватися в клініці спеціальні пористі губки, наповнені одночасно і стромальних клітинами і потрібними індукторами, що направляють розвиток клітин по необхідному шляху.

Велике значення надають стовбурових клітин (зокрема, стромальних) при лікуванні різних нейродегенеративних і неврологічних захворювань - паркінсонізму, хвороби Альцгеймера, хореи Гентінгтона, мозочковою атаксією, розсіяного склерозу та ін Група неврологів з Американського національного інституту неврологічних захворювань та Стенфордського університету виявила, що стромальні стовбурові клітини кісткового мозку можуть диференціюватися в нейтральні напрямку. Значить, кістковий мозок людини можна використовувати як джерело стовбурових клітин для відновлення пошкоджених тканин в головному мозку. При цьому, мабуть, можливий не тільки замісний, а й трофічний ефект трансплантата (це припущення засноване на тому, що позитивна дія трансплантата виявляється через два тижні, а ефект заміщення можливий лише через три місяця). Отже, пацієнт може стати власним донором, що дозволить запобігти реакцію імунологічної несумісності тканин.

Група американських учених під керівництвом Є. Мізей показала, що стовбурові клітини, куди б їх не імплантували, здатні досягати пошкодженого місця, в Зокрема мозку, і забезпечувати там відновні процеси. Так, після внутрішньовенного введення дорослим мишам стромальних стовбурових клітин у багатьох областях мозку (включаючи неокортекс, гіппокамп, таламус, стовбур мозку та мозочок) були виявлені різні нейтральні похідні. Втім, літературні дані з цієї проблеми досить суперечливі. Однак якщо до культури стромальних стовбурових клітин додати ретиноєва кислоту, в них виявляються нейтральні маркери (мал. 5). Такі клітинні культури харківські хірурги небезуспішно застосовували для лікування хвороби Паркінсона, вводячи їх в область смугастого тіла (рис.6).

Рис.5. Диференціація нервноклеточних елементів в культурі стромальних стволових клітин людини під впливом ретиноєвої кислоти: а - вихідна культура, б -- забарвлення на нейрофіламенти, в, г - фарбування на b3-Тубулін.

Рис.6. Імунофлюоресцентний забарвлення на нейроспеціфіческіе маркери клітин, диференціюються в нейтральні напрямку, в культурі стромальних стволових клітин кісткового мозку людини. Такі клітини використовували харківські хірурги для лікування хвороби Паркінсона.

Вельми перспективні також спроби використовувати стовбурові клітини пуповини і плаценти в клініці. У цілому для успішної пересадки стовбурових клітин, незалежно від області застосування, дуже важливо навчитися зберігати їх життєздатність. Її можна підвищити, якщо в геном пересідаємо нейронів вводити гени ростових нейротрофічних факторів, які служать захистом від апоптозу. Такі спроби ведуться в різних лабораторіях США та Європи.

Великих успіхів у вивченні та практичному використанні стовбурових клітин домоглися і вітчизняні дослідники. Фахівці з Інституту акушерства, гінекології та перинатології РАМН виділили регіональні нейтральні стовбурові клітини і вперше отримали їх детальну імуногістохімічну характеристику, в тому числі на проточному флюоріметре. У дослідах з пересадкою нейтральні стовбурових клітин людини в мозок щурів показана їх пріжівляемость, міграція на досить великі відстані (декілька міліметрів) і здатність до диференціювання, яка в значній мірі визначалася мікрооточення трансплантата. Наприклад, при пересадки нейтральні клітин людини в область мозочка щура, де розташовані клітини Пуркіньє, вони розвиваються в напрямку саме цього типу клітин. Про це свідчить синтез в них білка калбіндіна, специфічного продукту клітин Пуркіньє.

Вітчизняні біологи (Інститут біології гена РАН, Харківський інститут кріобіології і фірма «Віола») вперше розробили оригінальну методику індукції в культурі: стромальні стовбурові клітини диференціювалися в напрямку клітин, схожих на клітини острівців Лангерганса, що містять інсулін. Наявність цього білка в них визначали за допомогою сучасних методів молекулярної біології і цитології. Найцікавіше, що в культурі ці клітини формують структури, що нагадують острівці Лангерганса. Не виключено, що в далекій перспективі вони стануть незамінні для лікування діабету.

Цікаву спільну роботу провели співробітники трьох академічних наукових установ -- Інституту біології гена, Інституту біології розвитку та Інституту молекулярної біології. При пересадці шматочків ембріональної нервової тканини дрозофіли в мозок пацюки помітили, що навколо трансплантата не формується рубцева тканину. Залишалося з'ясувати, за рахунок чого це відбувається. За допомогою досить тонких експериментів вдалося встановити, що перешкоджають утворенню рубця білки теплового шоку, які синтезуються в клітинах дрозофіли при температурі тіла ссавців. Отже, додавання ксенотрансплантата (тканини дрозофіли) до ембріональної нервової тканини пацюки рятує алотрансплантату від навали рубцюватої тканини (рис.7). Так з'явилася можливість використовувати білки теплового шоку в клітинної та генної терапії різних захворювань.

Рис.7. Трансплантація клітин дрозофіли в мозок пацюка (ксенотрансплантація). а, б -- мічені клітини дрозофіли (стрілки) в мозку пацюки; в - алотрансплантату ембріональної нервової тканини пацюки в поєднанні з ксенотрансплантатом (стрілка); г - стимуляція росту кровоносних судин ксенотрансплантатом; д - рубцева тканина (стрілка) на кордоні алотрансплантату/ткань господаря; е - додавання ксенотрансплантата до алотрансплантату блокує утворення рубця.

Подібні дослідження дозволять створювати генно-інженерні конструкції для трансформації стовбурових клітин, призначених для пересадки. Ці структури допоможуть краще приживлення трансплантата, підвищать його життєздатність та спеціалізацію складових його клітин.

Необхідно порівняти і уважно проаналізувати результати трансплантації стовбурових клітин у вигляді цілісних або дисоційованому на клітини нейросфер і розробити відповідний протокол для клінічного використання.

Втім, не можна не сказати про те, що з досить авторитетних лабораторій лунають досить скептичні відгуки на такі роботи і попередження про необхідність обережно інтерпретувати отримані дані. Наводяться факти, свідчать, що стовбурові клітини не диференціюються після їх трансплантації, а зливаються зі спеціалізованими клітинами господаря, створюючи видимість власної диференціювання. Деякі автори вважають, що стромальні клітини кісткового мозку здатні перетворюватися тільки в клітини хряща і кістки, а при їх ін'єкції реципієнту осідати там, звідки «прийшли», тобто в кістковому мозку, у зв'язку з чим перспективи їх використання в клітинної терапії ставляться під сумнів. Очевидно, необхідні додаткові серйозні дослідження для відповіді на поставлені питання і висунуті заперечення.

Список літератури

1. Корочкін Л.І. Біологія індивідуального розвитку. М., 2002.

2. Рєпін В.С., Ржанінова А.А., Шаменко Д.А. Ембріональні стовбурові клітини: фундаментальна біологія та медицина. М., 2002.

3. Репин В.С., Сухих Г.Т. Медична клітинна біологія. М., 1998.

4. Онтогенез. 2003. Т.34. № 3. Випуск цілком присвячений проблемі стовбурових клітин.