Стволовые клетки

 

Таким образом, тканевоспецифичные стволовые клетки способны дифференцироваться в другие типы клеток, но in vivo этот процесс малоэффективен. Тем не менее сейчас разрабатываются подходы, сделающие возможным использования этого источника стволовых клеток.

 

Медицинское значение

В медицине используют эмбриональные  стволовые клетки, а также стволовые  клетки, полученные из пуповинной крови  новорожденных и из различных  тканей взрослых людей, в основном из костного мозга.

Современные технологии позволяют  культивировать донорские и собственные  стволовые клетки и выращивать из них нужное количество клеток для  трансплантации в процессе лечения  многих заболеваний.

Уже доказана эффективность  проведения терапии стволовыми клетками (клеточной терапии) при сахарном диабете, болезни Альцгеймера, рассеянном склерозе инсульте, инфаркте миокарда и кардиомиопатии, циррозе печени, болезни Крона, артритах и остеоартрозах, панкреонекрозах и многих других острых и хронических заболеваниях.

Широко применяются стволовые  клетки в реабилитационных программах после оперативных вмешательств и в эстетической медицине.

Также практикуется получение  стволовых клеток из пуповинной крови  новорожденного, их замораживание и  хранение в Банках крови - на случай необходимости проведения в течение  жизни пациента клеточной терапии.

В мире проводится множество  клинических испытаний и научных  экспериментов со стволовыми клетками, которые обладают огромным природным  потенциалом для лечения многих заболеваний и борьбы со старением  человеческого организма.

Перспективы применения клеточных  технологий во многих областях медицины, включая трансплантацию органов, испытание  лекарственных препаратов, лечение  и восстановление поврежденных тканей и т.д., очень заманчивы и близки, но до начала полного использования  потенциала клеточных технологий необходимо разрешить проблемы:

 

- стволовые клетки должны  быть доступны в достаточных  количествах; 

- дифференциация стволовых  клеток должна быть строго  направленной и специфичной; 

- стволовые клетки должны  быть жизнеспособны в организме  реципиента;

- после трансплантации  стволовые клетки должны быть  способны интегрироваться в ткани  реципиента;

- трансплантант должен  функционировать в течение всей  жизни реципиента;

- трансплантация не должна  наносить какого-либо вреда реципиенту (включая иммунную реакцию отторжения).

 

Проведение терапии стволовыми клетками стало настоящей сенсацией  в лечении многих тяжелейших заболеваний. Успехи современной терапии злокачественных  заболеваний во многом связаны и  с этим быстро развивающимся направлением. Стволовые клетки могут быть использованы для получения или тканей или  целых органов, специально адаптированных под будущих реципиентов. Заместительная клеточная терапия при болезнях Альцгеймера и Паркинсона, также  как при многих формах паралича и  ранее неизлечимых аутоиммунных заболеваниях - это наиболее актуальные направления исследований. Трансплантация стволовых клеток крови является альтернативой трансплантации костного мозга и в ряде случаев имеет  перед ней преимущества (например, аутотрансплантация при химиотерапии или радиационном поражении).

 

Лекарства будут  испытывать на стволовых клетках

Небывалую поддержку экспериментальная  медицина нашла в лице трех известных  фармакологических корпораций –  GlaxoSmithKline, AstraZeneca и Roche, которые заявили о поддержке разработок в области стволовых клеток и выделили на их проведение денежные средства. Упомянутые выше компании пришли к выводу, что стволовые клетки являются хорошим инструментом в экспериментальной медицине и что их изучению необходимо уделять больше внимания, ибо это дает большие перспективы. Но использование стволовых клеток в медицине для лечения различных заболеваний многие ученые считают большой проблемой этического характера. Она заключается в том, что самым лучшим носителем стволовых клеток является эмбрион человека. В связи с этим в некоторых странах, например, в США, были наложены ограничения на проведение испытаний и опытов со стволовыми клетками и на их финансирование. А в Великобритании к стволовым клеткам и к их исследованию отнеслись самым практичным и передовым образом: в стране была основана некоммерческая организация под названием «Стволовые клетки для безопасной медицины»,[5] на деятельность которой довольно крупную сумму денег выделило правительство Объединенного Королевства (750 тысяч фунтов стерлингов) и упомянутые фармакологические корпорации (по 100 тысяч), заинтересованные в поиске самых эффективных способов борьбы с заболеваниями. Благодаря этим вложениям, действие новых лекарственных препаратов, которое ранее тестировали на животных, в будущем станут изучать на стволовых клетках.

 

Уже сейчас известно, чем  конкретно будет заниматься созданная  организация в первое время своего существования. Во-первых, она сосредоточится на изучении токсинов, которые выделяет печень человека, когда в организм попадают новые, не принимаемые ранее  препараты. Проблема токсинов на данный момент является большой преградой  к использованию многих эффективных  лекарств, к тому же, исследования на животных не давали возможности точно  смоделировать эффект, который то или иное лекарство способно оказать  на человека. А стволовые клетки позволят сделать это и добиться большей точности в выявлении  возможных побочных эффектов от действия препаратов, а также избежать попадания  на рынок опасных для человеческой жизни медикаментов.

 

Пуповинная кровь  как источник стволовых клеток

 

В последние десятилетия  были разработаны различные методы выделения и обогащения кроветворных стволовых клеток из периферической крови, костного мозга и пуповинной крови, являющейся наиболее перспективным  источником получения кроветворных стволовых клеток. В России вслед  за странами Западной Европы и США  создаются банки кроветворных стволовых  клеток, в которых последние не только находятся на хранении, но и  могут использоваться для аллогенных трансплантаций и генной терапии. За последние годы опубликованы сотни сообщений о применении соматических стволовых клеток (в первую очередь кроветворных стволовых клеток) в эксперименте и клинике. В связи с этим эмбриональные стволовые клетки кажутся более привлекательными, поскольку доказана их способность (в эмбриональном микроокружении) генерировать все клеточные типы. На практике, однако, чрезвычайно трудно получить в культуре из эмбриональных стволовых клеток тот тип клеток, который планируется.

 

Одним из вариантов решения  этой проблемы является получение стволовых  клеток из пуповинной крови новорожденных  и их хранение в банках стволовых  клеток. Кровь из пуповины, несколько  десятков миллилитров которой выливается при рождении ребенка, содержит немало стволовых клеток, в основном кроветворных «предшественников» - гемопоэтических  прогениторных клеток – ГПК. Общая концентрация ГПК в пуповинной крови ниже, но число ранних клеток-предшественников значительно выше, чем в костном мозге (например, в пуповинной крови содержится в 2 раза больше полипотентных ГПК, чем в таком же объеме трансплантата костного мозга). Но главное, пуповинную кровь не надо специально забирать с помощью особого оборудования. Достаточно вовремя собрать ее после родов в стерильный пластиковый контейнер, затем провести анализ ее образца, заморозить с помощью жидкого азота и поместить на хранение. За 1 раз может быть забрано в среднем около 80 - 100 мл пуповинной крови. В среднем, для трансплантации достаточно 1 мл пуповинной крови на 1 кг массы тела реципиента.

 

Использование пуповинной крови  имеет ряд преимуществ перед  использованием костного мозга:

 

1.   Пуповинная кровь  не имеет других применений  и в большинстве случаев выбрасывается  вместе с плацентой и пуповиной. 

2.   Использование пуповинной  крови не причиняет донору  никакого вреда, и эту кровь  легко собирать.

3.   Криообработанную пуповинную кровь можно использовать сразу после HLA-типирования.

4.   Вероятность заражения  вирусными инфекциями низка и  может быть заранее исключена. 

5.   Возможность выполнения  иммунологических перекрестных  проб с реципиентом дает преимущество  использованию криообработанной пуповинной крови перед трансплантацией костного мозга.

6.   Сбор пуповинной  крови от детей, принадлежащих  к этническим меньшинствам, позволяет  компенсировать относительный недостаток  трансплантатов в этой группе  и повысить вероятность получения  HLA совместимого трансплантата для  представителей этнических меньшинств.

Организацией банков пуповинной крови в России начинают заниматься частные компании, готовые вкладывать в это немалые суммы, но, в этом случае, речь скорее идет о платном  хранении крови в интересах самого донора, т.е. цели у частных и государственных  банков пуповинной крови разные, однако, и те и другие должны будут придерживаться стандартов GMP. Основные задачи банков пуповинной крови:

1. организация заготовки  и транспортировки пуповинной/плацентарной  крови для научных исследований;

2. тестирование и типирование заготовленной пуповинной/плацентарной крови;

3. выделение концентрата  стволовых клеток пуповинной/плацентарной  крови человека;

4. криогенное хранение  образцов стволовых клеток пуповинной/плацентарной  крови человека в жидком азоте; 

5. предоставление образцов  стволовых клеток пуповинной/плацентарной  крови человека научным и образовательным  медицинским организациям для  выполнения научных исследований;

6. предоставление образца  стволовых клеток пуповинной/плацентарной  крови человека физическому лицу  в соответствии с условиями  договора, заключенного с ним.

Банки будут общественными, донорскими. Пуповинную кровь туда будут доставлять из родильных домов. Не исключено, что «родная» пуповинная кровь когда-нибудь может пригодиться  для лечения самого донора, однако, банки будут открыты для пользования, и из них смогут брать донорский  материал многие гематологические учреждения. В банках будет находиться вся  необходимая информация о последующей  судьбе ребенка и о его родителях, об их болезнях - для выявления скрытых  инфекций, редких генетических заболеваний, которые дают о себе знать не сразу.

 

Однако все еще сложно решить этические проблемы, возникающие  при использовании стволовых  клеток в экспериментах на человеке, тем не менее, необходимость создания банка пуповинной крови назрела.

Заключение:

Стволовая клетка - это незрелая клетка, способная к самообновлению и развитию во все специализированные типы клеток организма. Самое существенное свойство стволовых клеток заключается  в том, что они могут само поддерживаться в течение длительного времени и при этом производить дифференцированные клетки, которые выполняют в организме специфические функции. Таким образом, все клетки нашего организма возникают из стволовых клеток. Стволовые клетки обновляют и замещают клетки, утраченные в результате каких-либо повреждений во всех органах и тканях. Но так как. в процессе взросления человека наблюдается катастрофическое снижение количества стволовых клеток (при рождении - 1 стволовая клетка встречается на 10 тысяч, к 20-25 годам - 1 на 100 тысяч, к 30-1 на 300 тысяч) регенерация тканей и органов за их счет весьма ограничена.

Термин "стволовая клетка" был введен в биологию Александром  Максимовым в 1908 году на съезде гематологического  общества в Берлине. Однако, родоначальником  клеточной терапии общепринято  считать русского врача-эмигранта  С. Воронцова, который в 20-30-е годы в Париже пытался пересаживать фетальные  ткани в случаях преждевременного старения. Несмотря на это, статус большой  науки эта область клеточной  биологии получила в последнее десятилетие XX века.

Существует несколько  классификаций стволовых клеток:

По их способу к дифференциации:

Тотипотентные клетки способны формировать все эмбриональные и экстраэмбриональные типы клеток клетки. К ним относятся только эмбриональный ооцит и бластомеры 2 -8 клеточной стадии.

Плюрипотентные клетки способны формировать все типы клеток эмбриона. К н6им относятся эмбриональные стволовые клетки, первичные половые клетки и клетки эмбриональных карцином.

Другие типы стволовых  клеток локализуются в сформировавшихся тканях взрослого организма. Они  варьируют по степени дифференцировки  от мульти- до унипотентных.

По источнику их выделения:

Эмбриональные стволовые  клетки – внутриклеточная масса  раннего эмбриона (на этапе бластоцисты 4 -7 день развития)

Фетальные стволовые клетки – клетки зародыша на 9 – 12 развития, выделенные из абортивного материала.

Стволовые клетки взрослого  организма:

Гемопоэтические стволовые  клетки(ГСК) – мультипотентные стволовые клетки, дающие начало всем клеткам крови – эритроцитам, В-лимфоцитам, Т-лимфоцитам, нейтрофилам, базофилам, эозинофилам, моноцитам, макрофагам и тромбоцитам. Кроме костного мозга ГСК обнаружены в системном кровотоке и скелетных мышцах.