Что такое стволовые клетки
advertisement
Что такое стволовые клетки Один из разделов регенеративной клеточной медицины, сулящий людям излечение от многих тяжелых болезней - это изучение так называемых стволовых клеток (СК). Стволовая клетка – это незрелая клетка, способная к самообновлению и развитию в специализированные клетки организма. Миллиарды клеток растущего организма (человека или животного) происходят всегонавсего из одной клетки зиготы (клетка с диплоидным набором хромосом, возникающая при слиянии двух гамет, например, яйцеклетка, оплодотворенная сперматозоидом), которая образуется в результате слияния мужской и женской гамет. Эта единственная клетка содержит не только информацию об организме, но и схему ее последовательного развития. В ходе эмбриогенеза оплодотворенная яйцеклетка делится и дает начало клеткам, не имеющим других функций, кроме передачи генетического материала в следующие клеточные поколения. Это эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), геном которых находится в «нулевой точке»; механизмы, определяющие специализацию, еще не включены, из них потенциально могут развиться любые клетки. Схема развития организма Во взрослом организме стволовые клетки находятся, в основном, в костном мозге и, в очень небольших количествах, во всех органах и тканях. Они обеспечивают восстановление поврежденных участков органов и тканей. Стволовые клетки (популяция клеток-предшественников, обладающих высоким пролиферативным потенциалом и способностью к дифференцировке в клетки обычно нескольких линий, в организме – в любые клетки данного органа, в эмбрионе – в любую клетку организма), получив от регулирующих систем сигналы о какой-либо "неполадке", по кровяному руслу устремляются к пораженному органу. Они могут восстановить практически любое повреждение, превращаясь на месте в необходимые организму клетки(костные, гладкомышечные, печеночные, сердечной мышцы или даже нервные) и стимулируя внутренние резервы организма к регенерации (восстановлению) органа или ткани. Высокодифференцированные клетки (кардиомиоциты, нейроны) практически не делятся, в то время как менее дифференцированные клетки - фибробласты (клетка мезенхимного происхождения, способная синтезировать волокнистые структуры соединительной ткани), гепатоциты частично сохраняют способность к размножению и при определенных условиях делятся и увеличивают свое число. Общей закономерностью является то, что если клетка вышла на этап дифференцировки, то количество делений, которое она может пройти, ограничено. Так, например, для фибробласта лимит делений составляет 50 делений, для стволовой клетки крови — 100. Описанное явление имеет большое биологическое значение: в случае, если произошла поломка в геноме клетки, мутация будет растиражирована в ограниченном количестве и не сыграет большой роли для организма в целом. Запас стволовых клеток взрослого организма очень невелик. Поэтому случается так, что обновить утраченные клетки организм самостоятельно уже не в состоянии: или очаг поражения слишком велик, или организм ослаблен, или возраст уже не тот. Можно ли помочь больному излечиться от цирроза, инсульта, паралича, диабета, ряда заболеваний нервной системы? Уже сегодня ученые умеют направлять стволовые клетки "по нужному пути". Достижения в этой области клеточной медицины делают возможности терапевтического использования стволовых клеток практически безграничными. Об этом в первую очередь! Мы хотим об этом сказать в первую очередь - стволовые клетки и клеточная медицина, по нашему мнению, – это ПЕРСПЕКТИВА будущего. Цель нашего ресурса рассказать не только о достижениях и перспективах, но и о проблемах и опасностях, связанных с применением стволовых клеток. Тот перечень заболеваний, при котором лечение стволовыми клетками показано и имеется достаточный клинический опыт, при которых можно добиться действительно хороших результатов, не подвергая себя опасности на сегодняшний день невелик! Проводиться огромное количество исследований в области клеточных технологий. И перспективы настолько поразительные и многообещающие, клинические эксперименты дают такие результаты, о которых при некоторых заболеваниях и не мечтали врачи, и на больных обычно оставляли без надежды. И очевидно, что многим людям хочется воспользоваться этими перспективами уже сейчас. Например, собрать в роддоме после родов и сохранить стволовые клетки пуповинной крови своего новорожденного ребенка. Эти клетки могут стать своеобразной страховкой на время его долгой и счастливой жизни от многих болезней, которые никому в будущем не нужны, как это делают многие родители в США и Европе уже с 1992 года. Пациенты обращаются в клиники, обещающие "излечить все недуги" стволовыми клетками, принимают участие в клинических испытаниях, посещают косметологов "омолаживающих" стволовыми клетками. Но всегда надо иметь ввиду: 1. клинического опыта применения стволовых клеток чрезвычайно мало (за исключенем Банков Костного Мозга и гематологических центров); 2. большие вопросы у исследователей вызывают отдаленные последствия; 3. существует риск канцерогенеза; 4. опасность инфицирования при терапии стволовыми клетками: где, как и из чего был получен "клеточный препарат" и тестировался ли он на инфекционную безопасность; 5. риск иммуногенности клеточного препарата. Темпы открытий в этой области чрезвычайно высоки. И многие признанные ученные, практически все, кто имеет представление о стволовых клетках, в один голос говорят – это будущее медицины. Кто-то из ученых говорит, что при необходимом финансировании и соответствующих законах он начнет выращивать нужные органы через 4 года. Кто-то уже сейчас проводит клинические эксперименты и выращивает разные ткани человека из стволовых клеток для пересадки (ткани кожи при ожогах, нервные клетки при болезни Альцгеймера, клетки печени, клетки - островки Лангерганса при сахарном диабете, кардиомиоциты при инфаркте миокарда и т.д.). Другие более пессимистичны и говорят о перспективе в 10-20 лет. Конечно, глобально эти сроки не кажутся очень далекими. Но хочется, очень хочется, чтобы эта перспектива стала реальностью как можно быстрее. Ведь столько больных и страдающих от неизлечимых на сегодняшний день болезней, лечение которым нужно уже сейчас, и для них это срок очень велик… Эта отрасль медицинской науки новая. Этот раздел медицины ещё даже не имеет названия. Поэтому нет ничего удивительного, что не многие практические врачи знают о перспективах и возможностях стволовых клеток. Наша задача на сайте Стволовые Клетки как можно подробнее и понятнее, объяснить людям, врачам, больными и всем кому это может быть интересно, что такое стволовые клетки; какие перспективы с ними связаны; каковы возможности и опасности в лечении стволовыми клетками; как и где можно сохранить клетки сегодня; что мешает развитию этой отрасли науки, какие исследования ведутся, какие новости появляются у нас в стране и в мире по этому вопросу. Мы считаем, чем больше людей будут знать об этих вопросах, чем больше врачей, ученых, юристов, депутатов будут вовлечены – тем ближе перспективы. Этапы развития науки о стволовых клетках и клеточной терапии 1908 Русский ученый Александр Максимов предлагает концепцию стволовой клетки, кстати, именно для кроветворной ткани. 1953-е Медицинские исследования показали, что трансплантация костного мозга может спасти животных, получивших смертельную дозу радиации. Июльавгуст 1963 Самый первый эксперимент с пуповинной кровью от 17 детей, которая была имплантирована взрослой женщине с метастазирующей саркомой. Наступило временное улучшение, но она умерла в марте 1964-го. Исследователи хотели показать, что кровь новорожденных содержит факторы, подавляющие канцерогенез. 1969 Е. Д. Томас произвел первую пересадку костного мозга больному лейкемией. Начало 1970-х Лерой Стивенс впервые использует термин «эмбриональные стволовые клетки» - ЭСК. Март 1970 Первая попытка вылечить больного лейкемией путем трансплантации пуповинной крови, взятой от 8 разных детей. У пациента, 16-летнего мальчика, произошла реакция трансплантат против хозяина, но она была временной, возможно за счет предварительной химиотерапии. В дальнейшем он окончательно вылечился после химиотерапии. Середина 1970-х Советские ученые Александр Яковлевич Фриденштейн (1924-1998), работавший в НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи РАМН, и Иосиф Львович Чертков, и поныне работающий в Гематологическом центре РАМН, закладывают основы науки о стволовых клетках костного мозга. 1970-е Первая аутологичная трансплантация костного мозга больному лимфомой 1980-е Первая трансплантация стволовых клеток, полученных из периферической крови методом афереза 1984 Национальный закон о трансплантации США легализует использование донорских органов для трансплантации. Но он не охватывает кровь и ткани. 1988 Элиан Глюкман в клинике Святого Людвига в Париже провела первую операцию по трансплантации пуповинной крови ребенку с анемией Фанкони. В настоящее время (2003 год) в мире проведено уже более 1000 таких пересадок 1990 Первая пересадка пуповинной крови в США 1990 Е. Д. Томас, впервые осуществивший пересадку костного мозга, получил Нобелевскую премию в области медицины, вместе с Дж. Мюрреем, который впервые пересадил почку. 1992 Дэвид Харрис впервые частным образом сохранил пуповинную кровь для своего сына Александра 1998 Американским ученым Джеймсу Томсону и Джону Беккеру удалось выделить человеческие эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) и получить первые линии этих клеток.. Опубликованные в 1999 году в журнале «Science» результаты экспериментов были признаны третьим по важности событием в биологической науке ХХ века после открытия двойной спирали ДНК и расшифровки генома человека. Плюрипотентность ЭСК, то есть способность дать начало, по меньшей мере, 350 различным типам клеток, послужила толчком к бурной исследовательской деятельности по изучению ЭСК и открыла широкие перспективы их практического использования в биологии и медицине, в первую очередь в трансплантологии, иммунологии и геронтологии. 1998 Пересадка нейральных стволовых клеток человеку после инсульта (США) 2001 Филипп Менаш - Пересадка аутологичных скелетных миобластов больному с инфарктом миокарда(США) Эмбриональные стволовые клетки Эмбриональные стволовые клетки - стволовые клетки выделяемые из ранних эмбрионов (а этапе бластоцисты или из полового зачатка 5-ти недельных эмбрионов) или тератокарциномы (опухолевой линии) in vitro. Они обладают рядом уникальных свойств (см. ниже), резко отличающих их от других клеток организма. Все специализированные клетки взрослого организма происходят из эмбриональных стволовых клеток. Стволовые клетки - это «неприкосновенный запас» информации эмбриогенеза, которую нельзя свести только к генам, поскольку каждый этап развития не запрограммирован автоматически, а зависит от сигналов микроокружения. Полагают, что все нормальные органы и ткани человека сохраняют «реликты» зародышевой ткани в виде микровкраплений стволовых клеток. Для генетиков эмбриональные стволовые клетки - это ключ к расшифровке языка и кодов органогенеза. Изучение эмбриогенеза человека ограничено биоэтикой, поскольку ранние зародыши человека не могут быть средством в руках ученого. Поскольку развитие других млекопитающих имеет свои особенности, эмбриональные стволовые клетки остаются единственной экспериментальной возможностью изучить аномалии органогенеза человека. Современная генетика и фармакология нацелены на изучение биологии и сигналов стволовых клеток. Программы контролируемого поведения стволовых клеток оказались на порядок сложней и многообразней дифференцированных клеток. Возможности эмбриональных стволовых клеток как нового лабораторного сырья для получения соматических клеток человека резюмированы на рисунках. В течение первых дней деления эмбрион растет и превращается в шарик из одинаковых, неспециализированных клеток. Примерно через шесть дней эта группа клеток превращается в бластоцисту. Бластоциста состоит из наружного сферического слоя клеток, окружающих полость, наполненную жидкостью и стволовыми клетками. Стволовые клетки собирают из так называемой внутренней массы, разрушая бластоцисту. Собранные стволовые клетки размножаются в лаборатории в целый ряд специализированных клеток. Исследователей поддерживает надежда, что эти клетки могут быть сначала превращены в какую-либо ткань и затем трансплантированы. Первым, и основным, источником сырья для получения лабораторных соматических клеток остаются клоны эмбриональных стволовых клеток, выделенные из бластоцист человека (левая часть рис.3). Часть наиболее быстро растущих клонов переводят в линию эмбриональных СК. Затем начинается многоэтапная дифференцировка клеток в нейроны, кардиомиоциты, клетки кроветворения, эпителий тонкой кишки или эпителий эндокринных желез ( производные экто-, мезо-, и эндодермы) и др. клеточные типы. Дифференцировка эмбриональных СК в указанные соматические клетки идет в обход гаструляции и без образования трех зародышевых листков. Вторым источником ЭСК является половой зачаток плодов (фетусов) 4-5-й недели развития или половые клетки ( правая часть рисунка). Хотя концепция стволовой клетки была предложена Александром Максимовым в 1908 году для кроветворной ткани, статус большой науки эта область получила в последнее десятилетие ХХ века. Первая попытка лабораторного оплодотворения яйцеклетки млекопитающих датирована 1878 годом. Но лишь в 1959 году в США был получен первый кролик путем искусственного оплодотворения. Первые природные тотипотентные клетки человека оказались в руках экспериментаторов только в начале 60-х годов. С середины 90-х годов не прекращались попытки получения линий эмбриональных стволовых клеток человека в нескольких лабораториях США, Великобритании, Канады, Индии, Австралии, Сингапура, Японии.В 1998 году институт репродуктивной биологии в Норфолке (Канада) первым наладил производство бластоцист человека из банка спермы и яйцеклеток. На втором этапе бластоцисты использовались для выделения линий эмбриональных СК человека. Однако канадцы не успели первыми изолировать линию эмбриональных стволовых клеток человека из «лабораторных» бластоцист. В 1998 году Джеймс Томсон и Джон Беккер (Висконсинский университет, США) изолировали 5 линий ЭСК из замороженных бластоцист человека, оставшихся неиспользованными после суперовуляции и получения яйцеклеток, оплодотворенных с целью беременности. Опубликованные в 1999 году в журнале «Science» результаты экспериментов были признаны третьим по важности событием в биологической науке ХХ века после открытия двойной спирали ДНК и расшифровки генома человека. Уникальное свойство эмбриональных стволовых клеток — тотипотентность, то есть способность дать начало, по меньшей мере, 350 различным типам клеток, а также внеэмбриональным тканям (плацента, эмбриональные оболочки) и эмбриону в целом. Но большая часть исследователей считает ЭСК всё-таки плюрипотентны, т.к. на сегодняшний день ещё не удалось получить экстраэмбриональные ткани. Это свойство ЭСК, послужило толчком к бурной исследовательской деятельностипо изучению эмбриональных стволовых клеток и открыла широкие перспективы их практического использования в биологии и медицине, в первую очередь в трансплантологии, иммунологии и геронтологии. Оригинальный метод получения эмбриональных СК из бластоцисты человека изложен в знаменитом патенте № 6.200.806, полученном в марте 2001 года Висконсинским фондом питомцев. Патент продан фирме Geron частично, на получение некоторых специализированных клеток человека (нейроны, кардиомиоциты, клетки печени, клетки поджелудочной железы). Кроме того, эмбриональная стволовая клетка отличается от других (взрослых) клеток тем, что, теоретически, для нее лимит делений неисчерпаем, и клетка может делиться бесконечно, но без образования злокачественной опухоли. Таким образом, второе важное свойство эмбриональных СК — фактическое бессмертие (иммортальность). Итак, весьма заманчиво взять стволовую клетку, заставить ее пройти путь дифференцировки, получить из нее готовые ткани (органы) и пересадить их в живой организм. Какие же проблемы возникнут у экспериментатора на пути к осуществлению задуманного? Проблема первая: где взять эмбриональные СК? Основной их источник — абортивный материал и остающийся от искусственного оплодотворения. Католическая церковь, религиозные общины, различные общественные организации, исходя из биоэтических соображений, призывают вместе с абортами запретить и исследование эмбриональных тволовых клеток. В связи с этим во многих странах проекты, касающиеся эмбриональных СК, на сегодняшний день заморожены. Другой вариант: если, как указывалось, эмбриональная стволовая клетка бессмертна и саморазмножается, тогда достаточно удобно использовать бесконечную клеточную линию ее потомков. Однако время от времени происходящие генетические мутации в эмбриональных СК будут передаваться дочерним клеткам и накапливаться в последующих клеточных поколениях. После получения эмбриональных стволовых клеток встает другая проблема: как направить их по пути дифференцировки. Потенциально из клеток-предшественников можно вырастить массу любых тканей и, в принципе, любой человеческий орган. Вопрос заключается в том, как создать соответствующие условия и подобрать сочетание индукторов, чтобы развитие эмбриональных СК пошло в нужном направлении. Работы по выращиванию органов уже ведутся и достигнуты определенные успехи. После того, как «выращен» трансплантат, возникает проблема иммунологической совместимости тканей трансплантата и реципиента. Каждый организм индивидуален и имеет набор генетических маркеров, по которым иммунная система распознает их: «свой» или «чужой». Решить проблему антигенной несовместимости тканей можно двумя способами: либо внедряя гены будущего реципиента в культуру эмбриональных стволовых клеток на этапе выращивания органа (до сих пор этого никому не удавалось сделать), либо угнетая иммунную систему реципиента с помощью иммуносупрессоров. Последний метод имеет большое количество негативных последствий в связи с риском развития инфекционных осложнений, опухолеобразования и не гарантирует приживление трансплантата. Есть и третий вариант — пересадка трансплантата, который заведомо не столкнется с иммунной системой реципиента, например нейротрансплантация, успешно осуществляемая при болезни Паркинсона (преградой для иммунной системы служит гематоэнцефалический барьер). Кроме того, у эбриональных стволовых клеток есть ещё одно негативное свойство - давать опухолевый рост при подсадке мышам с дефектной иммунной системой. И хотя работа антигенов тканевой совместимости в эмбриональной ткани снижена (что соответственно, будет давать менее выраженную реакцию отторжения при трансплантации), тем не менее вести речь о введении эмбриональных стволовых клеток следует только после их дифференцировки в специализированные ткани. Гемопоэтические стволовые клетки пуповинной и плацентарной крови Стволовые клетки, содержащиеся в пуповинной крови, относятся к гемопоэтическим стволовым клеткам, происходящим из мезодермы. Эти клетки не являются тотипотентными, но ряд специальных исследований показывают, что они являются плюрипотентными стволовыми клетками, т.е. низкодифференцированными и менее иммунореактивными по сравнению с специализированными клетками взрослого организма. Установлено, что несовместимость по человеческим лейкоцитарным антигенам (HLAсистема) является одной из основных причин реакции трансплантат против хозяина. При пересадке пуповинной крови эта реакция встречается значительно реже, чем при пересадке костного мозга. В 1988 году Броксмейер с сотрудниками показали, что возможно получение пуповинной крови в количестве, достаточном для того, чтобы произвести трансплантацию гемопоэтичесих стволовых клеток. Когда пуповина новорожденного перерезана, остаток пуповинной крови может быть собран путем пункции пуповины. Это можно сделать, когда плацента еще находится в матке или даже уже рождена, поскольку в первые 30 минут после рождения кровь в плаценте и пуповине не свертывается. В зависимости от времени перерезания пуповины и других факторов, таких, как масса тела новорожденного, срок беременности и длина пуповины, объем пуповинной крови может составлять до 200 мл. Брокстейер и соавторы показали, что криообработка пуповинной крови не вызывает существенной потери гемопоэтических стволовых клеток. И рассчитали, что у детей можно выполнять аллогенные трансплантации гемопоэтических стволовых клеток с использованием пуповинной крови. В 1988 году по их инициативе в Париже была выполнена первая трансплантация с использованием пуповинной крови.С момента этой трансплантации в мире было проведено около тысячи пересадок гемопоэтических стволовых клеток., из них 60% - по поводу злокачественных заболеваний крови, 6% - по поводу нейробластомы и 34% по поводу незлокачественных заболеваний. Родственные трансплантации дают лучшие терапевтические результаты, чем неродственные. Среди факторов, ассоциированных с большей выживаемостью при родственных и неродственных пересадках гемопоэтических стволовых клеток, небольшой возраст реципиентов, ранняя диагностика заболевания, острый лейкоз с низким риском для детей. Получение и хранение гемопоэтических стволовых клеток Получение стволовых клеток состоит из двух последовательных этапов (сбор и выделение).Сбор пуповинной крови осуществляется после рождения ребенка и отделения его от последа, когда плацента еще находится in utero или после ее рождения - ex utero , а также при кесаревом сечении (ex utero). Установлено, что если с момента рождения до отделения новорожденного от плаценты проходит не более 30 секунд, то собираемый объем крови, в среднем, на 25-40 мл больше, чем при более позднем отделении ребенка. Причем отмечено, что раннее отделение ребенка от последа не влечет за собой каких-либо отрицательных последствий для новорожденного. Контейнеры для сбора крови наполняются специальными консервантами и антикоагулянтами. Следующим этапом работы с пуповинной кровью является выделение стволовых или так называемых ядросодержащих клеток. Для этого существуют различные методы. Краткосрочное хранение пуповинной крови не должно превышать трех суток. Долгосрочное хранение выделенных клеток осуществляют методом криоконсервирования, т.е. замораживают в присутствии различных криопротекторов и хранят в специальных хранилищах в парах жидкого азота при температуре -196оС. Наблюдения, которые проводили в течении многих лет над клетками костного мозга, позволяют предполагать, что хранение стволовых клеток пуповинной крови без потери их свойств может происходить в течение не менее 30 лет. Использование стволовых клеток Гемопоэтические стволовые клетки Первая в мире трансплантация гемопоэтических клеток пуповинной крови была проведена Элиан Глюкман в 1988 году в клинике Святого Людвига в Париже ребенку с анемией Фанкони. В настоящее время (2003 год) в мире проведено уже более 1000 таких пересадок больным с самыми различными заболеваниями опухолевой (лейкозы, лимфомы) неопухолевой ( врожденные иммунодефициты, анемии, болезни, связанные с нарушением обмена веществ) природы. Кроме того, показано, что родственные трансплантации дают больший процент успешных терапевтических результатов (63%) , чем неродственные (до 29%). К сожалению, пока нет данных о трансплантации собственных ГКПК, поскольку банки ПК - новое начинание. Но имеющиеся на сегодняшний день данные свидетельствуют однозначно в пользу создания таких банков, поскольку очевидно, что пересадка собственных ГКПК больному реципиенту должна давать очень высокий, если не 100%-ный результат. Стромальные клетки костного мозга О возможностях использования других видов стволовых клеток можно рассказать на примере стромальных клеток, находящихся в костном мозге. Большая часть стволовых клеток взрослого организма находится в костном мозге. Как известно, костный мозг, прежде всего, - плацдарм кроветворения. Он состоит из двух видов стволовых клеток: тех, из которых получается все известное многообразие клеток крови (так называемые гемопоэтические стволовые клетки), и стромальных стволовых клеток, о которых и пойдет речь. По сравнению с гемопоэтическими, стромальных стволовых клеток в костном мозге совсем немного, и они представляют собой более сложные долгоживущие системы, которые обновляются достаточно редко. Пути превращения стромальных клеток только начинают изучать. Как показали последние исследования, стромальные клетки, так же как и предшественники клеток крови, постоянно циркулируют в кровотоке млекопитающих. Стволовые клетки участвуют в восстановлении поврежденных тканей. Каким образом здоровый организм взрослого человека восстанавливает органы и ткани в случае их повреждения? Установлено, что в регенерации участвуют два вида стволовых клеток специализированные тканевые и универсальные стромальные клетки костного мозга. Неспроста мудрая природа наряду с "локальными депо" (тканевыми стволовыми клетками) создала и "центральный склад запчастей" (стромальные клетки костного мозга). Если тканевые стволовые клетки используются для восстановления поврежденных участков только в данном месте и для определенного вида ткани (костные - для костей, мышечные для мышц и т. д.), то "запчасти центрального склада" - стромальные стволовые клетки костного мозга - универсальны. Они поступают с кровотоком в поврежденный орган или ткань и на месте под влиянием различных сигнальных веществ превращаются в нужные специализированные клетки, которые замещают погибшие. Стромальные стволовые клетки костного мозга способны превращаться во многие другие клетки организма. Еще в 60-е годы Фриденштейн и его коллеги в экспериментах на животных клетках показали, что стромальные клетки способны превращаться в хрящевые (хондроциты), в жировые (адипоциты) и костные (остеобласты) клетки. Причем способность к таким превращениям у них сохраняется и при выращивании колонии из одной единственной стромальной клетки. То есть принципиально возможно вырастить большое количество стромальных клеток, а затем с помощью специальных сигнальных веществ направить их "по нужному пути" - для восстановления поврежденных тканей. В случае тяжелых повреждений организму своих собственных стромальных клеток не хватает. Ему можно помочь, вводя стромальные клетки извне. Итальянские ученые поставили простой опыт: методом облучения мышам полностью удалили костный мозг, затем ввели специально помеченные стромальные клетки. Через несколько дней животным дали препарат, от которого у них начали разрушаться мышцы передних ног. Через две недели после инъекции стромальных клеток мышечная ткань передних лапок у мышей частично восстановилась. Оказалось, что большая часть новых мышечных клеток образовалась из введенных стромальных. Видимо, стромальные клетки подходят к месту повреждения, где получают "химический сигнал" о том, в какие клетки им нужно превратиться, чтобы компенсировать потери организма. Более того, ученые сумели "заставить" стромальные клетки под действием специальных сигнальных веществ превращаться в клетки гладких мышц прямо "в пробирке". Японские ученые получили из стромальных клеток костного мозга мышей клетки сердечной мышцы Оказалось, что введение стромальных клеток костного мозга в зону повреждения сердечной мышцы (зону инфаркта) практически полностью устраняет явления послеинфарктной сердечной недостаточности у экспериментальных животных. Так, стромальные клетки, введенные свиньям-"инфарктникам", уже через восемь недель полностью перерождаются в клетки сердечной мышцы, восстанавливая ее функции практически полностью. Результаты такого лечения инфаркта у животных просто поразительны. По данным American Heart Association (Американского кардиологического общества) за 2000 год, у крыс с искусственно вызванным инфарктом 90% стромальных клеток костного мозга, введенных в область сердца, полностью перерождаются в клетки сердечной мышцы. Такая клеточная терапия для восстановления повреждений сердечной мышцы после инфаркта весьма перспективна, потому что для нее используются собственные стволовые стромальные клетки организма. А они не отторгаются, кроме того, при введении взрослых стволовых клеток исключена вероятность их злокачественного перерождения. И уж совсем невероятная метаморфоза - стромальные клетки могут настолько "забыть" о своем костномозговом происхождении, что под влиянием определенных факторов превращаются даже в нервные клетки (нейроны). Через две недели после добавления специального сигнального вещества в культуру стромальных клеток они уже на 80% состоят из нейронов! Это пока лишь "пробирочное" достижение, но оно вселяет надежду на излечение больных с тяжелыми поражениями спинного и головного мозга. Тем более, что (как показали многие исследователи) при введении собственных стромальных клеток костного мозга в спинномозговой канал человека они равномерно распределяются по всем отделам головного мозга, не нарушая его структуры. Чрезвычайно важный эксперимент провели американские исследователи. У мышей искусственным образом вызывали инсульт, после чего вводили им собственные стромальные клетки в спинномозговой канал. В 100% случаев у мышей происходило частичное восстановление двигательной активности конечностей. Результат многообещающий, поэтому неудивительно, что система Национальных Институтов Здоровья США выделила на разработку проблемы превращения стромальных клеток в нейроны огромные средства. Инсульт - болезнь распространенная и пока неизлечимая. Стромальные клетки превращаются и в печеночные. Установлено, что при повреждении печени новые печеночные клетки (гепатоциты) и их предшественники формируются в основном из донорских стромальных клеток костного мозга. Стромальные клетки в клинической практике - это уже реальностьВ терапевтическом применении стромальных клеток сегодня, без сомнения, лидирует ортопедия. Дело в том, что в руках у медиков имеются уникальные вещества: особые белки, вызывающие перерождение стромальных клеток в клетки костной ткани (остеобласты). Результаты клинических испытаний впечатляют. В США 91-летней пациентке с незаживающим в течение 13 лет переломом вживили специальную коллагеновую пластинку с нанесенными на нее этими белками. При этом поступающие в зону перелома стромальные клетки "притягивались" к пластинке и под действием этих же белков начинали превращаться в клетки костной ткани. Через восемь месяцев после установки пластинки сломанная кость у больной практически восстановилась. Интересный эксперимент с использованием тканевых стволовых клеток провели американские исследователи. Они вырастили стволовые клетки мышечной ткани (миобласты) из бедренных мышц 72-летнего пациента-инфарктника. Затем эти клетки ввели ему непосредственно в зону инфаркта, после чего у больного было отмечено значительное улучшение сократительной способности сердца. Источники стромальных гемопоэтических клеток для восстановительной терапии Итак, в здоровом организме реально существует универсальный механизм залечивания повреждений с использованием внутреннего клеточного резерва - стромальных клеток костного мозга. После залечивания обширных повреждений костный мозг "пустеет", да и с возрастом запас стромальных клеток значительно уменьшается. Как же осуществлять восстановление поврежденных клеток на практике? Откуда же взять собственные стволовые стромальные клетки костного мозга? Ведь когда с человеком уже что-то случилось - например, сломал ногу или пережил инфаркт, - уже поздно отбирать костный мозг и выращивать из него культуру стромальных клеток для последующего введения в пораженный участок. А убедить человека сдать образец костного мозга для того, чтобы получить из него культуру стромальных клеток на "всякий случай", довольно трудно. Лимитирующий фактор в лечении стромальными клетками - время. Когда случился инфаркт, свои или совместимые с организмом клетки нужны немедленно и в большом количестве. Нужно ли создавать индивидуальные или донорские банки стромальных клеток для восстановительной медицины будущего? Без сомнения. В принципе, доноров найти нетрудно. Есть еще другая проблема. Когда мы рождаемся, у нас в костном мозге на 10 тысяч стволовых кроветворных клеток приходится одна стромальная клетка. У подростков стромальных клеток уже в 10 раз меньше. К 50-ти годам на полмиллиона стволовых - одна стромальная клетка, а в 70 лет отбирать пробу костного мозга просто бессмысленно - там всего лишь одна стромальная клетка на миллион стволовых. То есть сдавать костный мозг, имеет смысл только в молодом возрасте, старикам придется использовать чужие культуры стромальных клеток. Причем донорские стромальные клетки удобнее всего получать прямо при рождении из пуповины и плаценты, где они тоже содержатся в достаточном количестве. Использование эмбриональных стволовых клеток Исследования в области эмбриональных стволовых клеток во многих странах сейчас ограничены. Одна из причин в том, что введение эмбриональных клеток пациенту, к сожалению, может заканчивается возникновением злокачественной опухоли. Другая причина - этическая. Основной источник эмбриональных клеток – эмбриональный материал. Католическая церковь, религиозные общины, различные общественные организации - все, кто борется за запрещение абортов, оказывают колоссальное давление на правительства и президентов, призывая вместе с абортами запретить и лечение с применением эмбриональных стволовых клеток. Этические проблемы сослужили плохую службу изучению эмбриональных клеток, но вместе с тем привлекли новые научные силы к исследованиям в области стволовых клеток взрослого организма. Но на сегодняшний день говорить о клиническом использовании ЭСК - преждевременно, пока это - лабораторная практика. Статья из материалам сайта www.stem-cells.ru
