Клеточные технологии на службе человека

АрхивНаука

Исследования, связанные со стволовыми клетками - одна из самых горячих тем в области биологии и медицины. Однако далеко не все хорошо представляют, что такое стволовые клетки и почему они так интересуют ученых и врачей.

Клеточные технологии, или, как их чаще называют, технологии, использующие стволовые клетки, привлекают огромное внимание во всем мире. Причин этому много, но основные, наверное, две. Во-первых, с помощью терапевтической трансплантации стволовых клеток имеется возможность лечить или использовать в качестве сопровождающей терапии целый спектр заболеваний. Во-вторых, благодаря не слишком грамотным публикациям в СМИ в массовом сознании использование стволовых клеток ассоциируется с клонированием, "вечной молодостью", "излечением" и выращиванием человеческих эмбрионов "на запчасти".

Что такое стволовые клетки

Термин "стволовая клетка" (по-английски stem cell) означает, что каждая такая клетка дает начало целому древу потомков, в основании ствола которого она и находится. При делении каждая стволовая клетка дает начало хотя бы одной стволовой клетке. Следующая, возникающая в результате деления клетка, может быть как стволовой, так и пойти по пути дифференциации. Все клетки организма возникают из стволовых клеток. Они способны к самообновлению и, что самое главное, в процессе деления образуют специализированные клетки различных тканей. Из стволовой клетки могут возникнуть и кожная, и нервная клетки, и клетки крови. Стволовые клетки обновляют и замещают клетки, утраченные в результате каких-либо повреждений во всех органах и тканях. Они призваны восстанавливать и регенерировать организм человека с момента его рождения. (Подробнее о стволовых клетках можно узнать, например, на сайте www.biocell.ru).

По своему происхождению стволовые клетки можно разделить на несколько типов. Первый тип - это эмбриональные стволовые клетки (источник - бластоциста - зародыш, сформированный к пятому дню оплодотворения). Стволовые клетки этого источника способны преобразовываться абсолютно во все типы клеток взрослого организма. Недостатки этого источника в том, что клетки способны спонтанно перерождаться в раковые клетки. Второй тип стволовых клеток - фетальные получают из абортивного материала на 9-12 неделе беременности. В случае их использования всплывают серьезные юридические и этические проблемы. К тому же, применение таких клеток чревато осложнениями, такими, как заражение пациента вирусами, в том числе гепатитом и даже СПИДом. Проведение же диагностики материала на вирусы, увеличивает себестоимость метода, что в конечном итоге приводит к увеличению стоимости самого лечения. Третий тип стволовых клеток - это клетки пуповинной крови. Ее источником является плацентарно-пуповинная кровь, собранная после рождения ребенка. Эта кровь относительно богата стволовыми клетками, но общее их количество очень невелико и действенное их применение возможно только однократно для самого ребёнка до 10 лет. Наконец, существуют стволовые клетки и у взрослого человека Их источником является костный мозг, где выделены два вида стволовых клеток: гематопоэтические стволовые клетки, из которых формируются абсолютно все клетки крови и мезенхимальные стволовые клетки, которые регенерируют практически все органы и ткани.

Последний тип стволовых клеток был открыт относительно недавно. Прежде считалось, что во взрослом организме стволовые клетки отсутствуют и существуют только на самом раннем этапе эмбрионального развития. Однако в 70-е годы XX века ученый А.Я. Фриденштейн с соавторами обнаружили эти клетки в костном мозге взрослого человека. Однако в процессе старения количество стволовых клеток в тканях уменьшается. В костном мозге новорожденного на 10 тысяч кроветворных клеток приходится одна стволовая клетка. У подростков стволовых клеток уже в десять раз меньше. К 50 годам на полмиллиона обычных клеток приходится лишь одна стволовая, а в 70 лет всего одна стволовая клетка приходится на миллион кроветворных. Из-за этого возможности человека по регенерации сильно ограничены.

Важнейшие открытия

Исследования в области стволовых клеток ведутся чрезвычайно активно. Приведем поэтому лишь краткую сводку последних исследований в области технологий, которые используют стволовые клетки.

• Ученые из университета Джона Хопкинса сообщили, что для определения пути развития стволовых клеток, которые располагаются в костном мозге, решающую роль играют не молекулярные сигналы, а форма, которую клеткам приходится приобретать, и размер их личного пространства.
• Исследователям из Онкологического центра доктора Андерсона при Техасском университете удалось воздействовать на стволовые клетки – предшественники мышечных и трансформировать их, вопреки своему предназначению, в клетки нейроноподобные (похожие на нервные клетки).
• Новый способ выращивания стволовых клеток вне тела человека открыла американская компания Cytomatrix. Ее специалисты выяснили, что клетки бурно развиваются в трехмерной углеродно-металлической матрице (углеродная основа и металлическое напыление), которая прежде применялась в ракетной промышленности.
• Исследователям Сеульского государственного университета во главе с Хван У Соком и Мун Син Ёном благодаря методу клонирования удалось получить стволовые клетки человека и модифицировать их в нейроны.
• Доктор Марк Пенн, кардиолог Кливлендской клиники сделал два основополагающих открытия. Первое - то, что сердце пытается себя восстановить после сердечного приступа, вырабатывая молекулу SDF-1 в течение нескольких дней после приступа. Второе - то, что выделение молекулы SDF-1 действует как маяк, для периферических стволовых клеток, активизируя их для восстановления.
• Ученые института исследований стволовых клеток при Эдинбургском университете и японского института Нара обнаружили ген, которому эмбриональные стволовые клетки обязаны своими свойствами. Предположительно он регулирует также и способность стволовых клеток дифференцироваться в различные виды тканей.
• Сотрудникам университета штата Висконсин удалось генетически модифицировать человеческие стволовые клетки. По словам доктора Томаса Цваки, это позволит регулировать развитие стволовых клеток, обеспечивая формирование разных типов тканей.

Применение стволовых клеток в медицине

Лечение с помощью стволовых клеток и тканей, а также биологически активных веществ, выделяемых ими, называется клеточной терапией. Механизм воздействия стволовых клеток таков, что при вживлении их среди стареющих и патологически изменённых клеток организма, начинается развитие и обновление клеток, которое обычно происходит только в эмбриональный период. Для проведения лечения стволовыми клетками на предварительном этапе требуется комплексное обследование пациента для диагностики метаболических нарушений. На основе результата этого обследования и осуществляется индивидуальный подбор материала для лечения.

При помощи клеточной терапии поддаются лечению или коррекции такие заболевания как сахарный диабет, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, хронические заболевания суставов, застарелые травмы, гепатиты и циррозы печени, аутоиммунные заболевания, болезни Альцгеймера и Паркинсона, синдром хронической усталости и многие другие.

Благодаря стволовым клеткам эффективно заживляются ожоги, раны, язвы и рубцы кожи, происходит реабилитация после инсультов и черепно-мозговых травм, проводится комплексная программа регенерации и мезотерапия различных частей тела. Стволовые клетки могут использоваться как поддерживающая терапия при рассеянном склерозе, сексопатологиях и бесплодии у мужчин и женщин, онкологических заболеваниях.

В косметологии стволовые клетки могут применяться для коррекции возрастных изменений кожи лица, лечения кожных заболеваний, для устранения рубцов на коже, при выпадении волос.

Таким образом, сфера применения стволовых клеток является если не безграничной, то крайне обширной, и поставить стволовые клетки на службу практической медицине - задача очень привлекательная. Однако на этом пути существуют серьезные препятствия, о которых - во второй части статьи.