Стволовые клетки – прорыв в медицине или ложные надежды?

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.

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», 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.

Проблемы  генной и клеточной терапии

Плюри- и мультипотентность  стволовых клеток делает их идеальным  материалом для трансплантационных методов клеточной и генной терапии. Наряду с региональными стволовыми клетками, которые при повреждении тканей соответствующего органа мигрируют к зоне повреждения, делятся и дифференцируются, образуя в этом месте новую ткань, существует и «центральный склад запчастей» — стромальные клетки костного мозга. Эти клетки универсальны. Они, видимо, поступают с кровотоком в поврежденный орган или ткань и там под влиянием различных сигнальных веществ продуцируют взамен погибших нужные клетки (хотя полученные многочисленные данные такого рода нередко критикуются и требуют дополнительной проверки).

В частности, установлено, что инъекция экспериментальным  животным стромальных клеток костного мозга в зону повреждения сердечной мышцы устраняет явления постинфарктной сердечной недостаточности. А стромальные клетки, введенные свиньям с экспериментальным инфарктом, уже через восемь недель полностью перерождаются в клетки сердечной мышцы, восстанавливая ее функцию. Результаты такого лечения инфаркта впечатляющи. По данным Американского кардиологического общества, за 2000 г. у крыс с искусственно вызванным инфарктом 90% стромальных клеток костного мозга, введенных в область сердца, трансформировались в клетки сердечной мышцы.

Японские биологи  в лабораторных условиях получили клетки сердечной мышцы из стромальных клеток костного мозга мышей. В культуру стромальных клеток добавляли 5-азацитидин, и они начинали превращаться в клетки сердечной мышцы. Такая клеточная терапия весьма перспективна для восстановления сердечной мышцы после инфаркта, поскольку для нее используются собственные стромальные клетки. Они не отторгаются, и, кроме того, при введении взрослых стволовых клеток исключена вероятность их злокачественного перерождения.

Широко применяется  терапия стромальными клетками в ортопедии. Это связано с существованием особых белков, так называемых ВМР (костные морфогенетические белки), которые индуцируют дифференцировку стромальных клеток в остеобласты (клетки костной ткани). Клинические испытания в этом направлении дали многообещающие результаты. Например, в США 91-летней пациентке с незаживающим в течение 13 лет переломом вживили специальную коллагеновую пластинку с нанесенными на нее ВМР. Поступающие в зону перелома стромальные клетки «притягивались» к пластинке и под влиянием ВМР превращались в остеобласты. Через восемь месяцев после установки такой пластинки сломанная кость у больной восстановилась. Сейчас в США проходят испытания и скоро начнут применяться в клинике специальные пористые губки, наполненные одновременно и стромальными клетками и нужными индукторами, направляющими развитие клеток по требуемому пути.

Большое значение придают стволовым клеткам (в  частности, стромальным) при лечении  различных нейродегенеративных  и неврологических заболеваний  — паркинсонизма, болезни Альцгеймера, хореи Гентингтона, мозжечковых атаксий, рассеянного склероза и др. Группа неврологов из Американского национального института неврологических заболеваний и Стэнфордского университета обнаружила, что стромальные стволовые клетки костного мозга могут дифференцироваться в нейральном направлении. Значит, костный мозг человека можно использовать как источник стволовых клеток для восстановления поврежденных тканей в головном мозгу. При этом, видимо, возможен не только заместительный, но и трофический эффект трансплантата (это предположение основано на том, что положительное действие трансплантата проявляется через две недели, а эффект замещения возможен лишь спустя три месяца). Следовательно, пациент может стать собственным донором, что предотвратит реакцию иммунологической несовместимости тканей.

Группа американских ученых под руководством Е.Мизей показала, что стволовые клетки, куда бы их ни имплантировали, способны достигать поврежденного места, в частности мозга, и обеспечивать там восстановительные процессы. Так, после внутривенного введения взрослым мышам стромальных стволовых клеток во многих областях мозга (включая неокортекс, гиппокамп, таламус, ствол мозга и мозжечок) были обнаружены различные нейральные производные. Впрочем, литературные данные по этой проблеме весьма противоречивы. Однако если к культуре стромальных стволовых клеток добавить ретиноевую кислоту, в них обнаруживаются нейральные маркеры. Такие клеточные культуры харьковские хирурги небезуспешно применяли для лечения болезни Паркинсона, вводя их в область полосатого тела.

Весьма перспективны также попытки использовать стволовые клетки пуповины и плаценты в клинике. В целом для успешной пересадки стволовых клеток, независимо от области применения, очень важно научиться сохранять их жизнеспособность. Ее можно повысить, если в геном пересаживаемых нейронов вводить гены ростовых нейротрофических факторов, которые служат защитой от апоптоза. Такие попытки ведутся в различных лабораториях США и Европы.

Больших успехов  в изучении и практическом использовании  стволовых клеток добились и отечественные исследователи. Специалисты из Института акушерства, гинекологии и перинатологии РАМН выделили региональные нейральные стволовые клетки и впервые получили их подробную иммуногистохимическую характеристику, в том числе на проточном флюориметре. В опытах с пересадкой стволовых нейральных клеток человека в мозг крыс показана их приживляемость, миграция на достаточно большие расстояния (несколько миллиметров) и способность к дифференцировке, которая в значительной степени определялась микроокружением трансплантата. Например, при пересадке нейральных клеток человека в область мозжечка крысы, где расположены клетки Пуркинье, они развиваются в направлении именно этого типа клеток. Об этом свидетельствует синтез в них белка калбиндина, специфического продукта клеток Пуркинье.

Отечественные биологи (Институт биологии гена РАН, Харьковский институт криобиологии и фирма «Виола») впервые разработали оригинальную методику индукции в культуре: стромальные стволовые клетки дифференцировались в направлении клеток, похожих на клетки островков Лангерганса, содержащих инсулин. Наличие этого белка в них определяли с помощью современных методов молекулярной биологии и цитологии. Самое интересное, что в культуре эти клетки формируют структуры, напоминающие островки Лангерганса. Не исключено, что в далекой перспективе они станут незаменимы для лечения диабета.

Интересную совместную работу провели сотрудники трех академических  научных учреждений — Института биологии гена, Института биологии развития и Института молекулярной биологии. При пересадке кусочков эмбриональной нервной ткани дрозофилы в мозг крысы заметили, что вокруг трансплантата не формируется рубцовая ткань. Оставалось выяснить, за счет чего это происходит. С помощью достаточно тонких экспериментов удалось установить, что образованию рубца препятствуют белки теплового шока, которые синтезируются в клетках дрозофилы при температуре тела млекопитающих. Значит, добавление ксенотрансплантата (ткани дрозофилы) к эмбриональной нервной ткани крысы спасает аллотрансплантат от нашествия рубцовой ткани. Так появилась возможность использовать белки теплового шока в клеточной и генной терапии различных заболеваний.

Подобные исследования позволят создавать генно-инженерные конструкции для трансформации  стволовых клеток, предназначенных  для пересадки. Эти структуры помогут лучшему приживлению трансплантата, повысят его жизнеспособность и специализацию составляющих его клеток.

Необходимо сравнить и внимательно проанализировать результаты трансплантации стволовых клеток в виде цельных или диссоциированных на клетки нейросфер и разработать соответствующий протокол для клинического использования.

Впрочем, нельзя не сказать о том, что из достаточно авторитетных лабораторий раздаются  весьма скептические отклики на такие  работы и предупреждения о необходимости осторожно интерпретировать полученные данные. Приводятся факты, свидетельствующие, что стволовые клетки не дифференцируются после их трансплантации, а сливаются со специализированными клетками хозяина, создавая видимость собственной дифференцировки. Некоторые авторы считают, что стромальные клетки костного мозга способны превращаться только в клетки хряща и кости, а при их инъекции реципиенту оседать там, откуда «пришли», т.е. в костном мозгу, в связи с чем перспективы их использования в клеточной терапии ставятся под сомнение. Очевидно, необходимы дополнительные серьезные исследования для ответа на поставленные вопросы и выдвинутые возражения. 

Что впереди

Сегодня лечебное применение стволовых клеток вызывает горячие споры у специалистов и не менее горячий интерес общественности. Пока изучение стволовых клеток породило больше вопросов, чем дало ответов. Однако, хотя всеобщим воображением уже и завладели мысли о возможности омоложения, в целом все в этой области весьма неоднозначно: некоторые из самых сенсационных открытий постоянно подвергаются пересмотру, а накаляющиеся этические дебаты грозят непосредственным вмешательством в работу ученых, которая должна быть доведена до конца, чтобы лечение стволовыми клетками стало реальностью медицины.

Кроме того, всячески противится получению стволовых клеток и представители разных религий. Так, католицизм категорически запрещает подобные исследования. Например, в Италии полностью запрещены эти работы, отметил академик Юрий Блошанский. Что касается финансирования этих работ, то, к примеру, в США деньги на эти исследования дают, в основном, только частные инвесторы: из 500 миллионов долларов инвестиций только 20 миллионов государственных. Тем не менее, в Чикаго уже строится институт клетки человека, в Японии проведены уникальные исследования и сделано открытие, что стволовые клетки возможно выделить из крови, которая выходит ежемесячно у женщин.