Клеточная терапия: виды стволовых клеток и их применение

Методы трансплантологии, клеточной, тканевой и органной терапии относятся к "высоким медицинским технологиям" и направлены на восстановление (реабилитацию) этих отношений через механизмы стимулирования компенсаторных возможностей метаболических процессов, составляющих суть резервов управления и поддержания гомеостаза организма.

В основу методов клеточной, тканевой и органной терапии положен принцип избирательного биологического стимулирования утраченной или прогрессивно утрачиваемой функции органов, тканей или их систем.

"Ни одна область биологии при своем рождении не была окружена такой сетью предубеждений, враждебности и кривотолков, как стволовые клетки", - считает член-корреспондент РАМН, специалист в области медицинской клеточной биологии Вадим Сергеевич Репин.

Хотя термин "стволовая клетка" был введен в биологию еще в 1908 году, статус большой науки эта область клеточной биологии получила в последнее десятилетие ХХ века. В 1999 году журнал Science признал открытие стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы "Геном человека".

Стволовые клетки - прародительницы всех без исключения типов клеток в организме. Они способны к самообновлению и, что самое главное, в процессе деления образуют специализированные клетки различных тканей. 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. Они призваны восстанавливать и регенерировать организм человека с момента его рождения.

Потенциал стволовых клеток только начинает использоваться наукой. Ученые надеются в ближайшем будущем создавать из них ткани и целые органы, необходимые больным для трансплантации взамен донорских органов. Их преимущество в том, что их можно вырастить из клеток самого пациента, и они не будут вызывать отторжения. Но доля стволовых клеток в тканях взрослого организма очень мала, что сильно ограничивает наши внутренние возможности регенерации. Если у новорожденного в костном мозге на 10 тысяч кроветворных клеток приходится одна стволовая клетка, то к пятидесяти годам одна стволовая клетка приходится на полмиллиона обычных и т.д.

В процессе старения объем изначально заложенной регенерационной информации в клетках стремительно снижается, уменьшается количество самих стволовых клеток. Истощенная репарационная система становится мало эффективной, возникает ряд заболеваний, ассоциированных со старением – увядает кожа, снижается эластичность хрящей, плотность костей, ухудшается кровоснабжение, постепенно все ткани организма попадают в условия сниженного снабжения кислородом, ускоряются процессы замещения функционально активных тканей на неполноценные соединительные ткани. Воздействие ряда экстремальных факторов также приводит к подобным последствиям – организм оказывается неспособным справиться с нарастающим потоком патологических реакций и его функции существенно страдают.

В 1998 году американским ученым Джону Герхарту и Джеймсу Томпсону впервые в лабораторных условиях удалось получить и нарастить культуры эмбриональных стволовых клеток, способных полностью повторить эмбриогенез. Таким образом, у человечества появилась реальная возможность в лабораторных условиях наращивать необходимое количество «запчастей» для организма, тем самым, корригировать последствия ряда хронических и острых заболеваний, продлевать срок активной жизни. Такой вид коррекции заболеваний получил название заместительной клеточной терапии, так как основан на использовании собственных или донорских стволовых клеток и клеток-предшественников, а также их производных, для замещения истощенных или дефектных систем регенерации организма.

Разделение стволовых клеток

По своему происхождению стволовые клетки разделяют на

• эмбриональные,
• фетальные,
• стволовые клетки пуповинной крови и
• стволовые клетки взрослого человека.

Источником эмбриональных стволовых клеток является бластоциста - зародыш, который формируется к пятому дню оплодотворения. Эти стволовые клетки способны дифференцироваться абсолютно во все типы клеток взрослого организма. Но у этого источника стволовых клеток есть существенный недостаток, т.к. эти клетки способны спонтанно перерождаться в раковые клетки и в настоящее время отсутствует безопасная линия эмбриональных стволовых клеток, годных для клинического применения.

Фетальные стволовые клетки получают из абортивного материала на 9-12 неделе беременности. Такие клетки уже получили свое определенное направление развития в организме и не являются опасными с точки зрения онкологии. Фетальные клетки и их ассоциаты практически не иммуногенны, поскольку в 1 и 2 триместрах гестации на них не экспрессированы белки гистосовместимости 1 и 2 класса.

Помимо этических и юридических проблем, использование непроверенного абортивного материала чревато осложнениями, такими, как заражение пациента вирусом герпеса, вирусными гепатитами, СПИДом и др. инфекциями. Поэтому для использования подобных технологий требуется жесткий лабораторно-клинический контроль. Тем не менее, существует множество работ и исследований, в рамках которых доказан огромный потенциал данной технологии как альтернативы к собственным стволовым клеткам.

Источником стволовых клеток является также плацентарно-пуповинная кровь, собранная после рождения ребенка и богатая стволовыми клетками. Взяв эту кровь и поместив в криобанк стволовых клеток, в дальнейшем можно использовать ее для восстановления практически любых тканей и органов, а также для лечения любых заболеваний, в том числе и онкологических. Однако количество стволовых клеток в пуповинной крови не достаточно велико, и эффективное их применение без наращивания в культуре возможно только однократно.

Самым доступным источником стволовых клеток является костный мозг человека, в котором выделяют два вида стволовых клеток:

• первый - это гематопоэтические стволовые клетки, из которых формируются абсолютно все клетки крови,
• второй - это мезенхимальные стволовые клетки, которые могут трансформироваться в клетки различных органов и тканей.

Преимуществом применения тканевых и клеточных биопрепаратов является то, что пациент получает ряд биологически активных, сбалансированных соединений естественного происхождения, способных оказывать влияние на различные стороны метаболизма целостного организма, а также клетки, способные выполнять заместительные функции.

Применение стволовых клеток

В настоящее время разработано множество методик применения стволовых клеток для лечения самых различных заболеваний. Вот далеко не полный список заболеваний, лечение стволовыми клетками которых оказывается по мнению авторов соответствующих исследований успешным.

Заболевания сердечно-сосудистой системы:

• инфаркт миокарда в остром периоде и при последующей реабилитации;
• длительно протекающая ишемическая болезнь сердца, сопровождающаяся кардиосклерозом и дистрофией кардиомиоцитов;
• сердечная недостаточность;
• миокардиодистрофии различного генеза;
• кардиомиопатии.

Заболевания центральной и периферической нервной системы:

• острые (инсульт) и преходящие нарушения мозгового кровообращения;
• травмы головного и спинного мозга и их последствия;
• рассеянный склероз;
• постгипоксическая энцефалопатия;
• болезнь Паркинсона;
• болезнь Альцгеймера;
• амиотрофический латеральный склероз;
• периферические нейропатии различного генеза
• вегетососудистая и нейроциркуляторная дистонии
• невралгии
• ишиас
• нарушения сна
• «cиндром хронической усталости»
• реабилитация после инсультов и черепно-мозговых травм

Заболевания печени:

• цирроз печени;
• хронический активный гепатит;
• хроническая печеночная недостаточность;
• вирусные гепатиты B и D.