Что такое стволовые клетки?

Клеточные технологии с использованием стволовых клеток поднимают медицину на качественно новый уровень ее развития, позволяя говорить о становлении регенерационной медицины.

Сегодня можно победить болезнь или укрепить здоровье, активируя или используя естественные пути, заложенные природой. Стволовые клетки, попадая в организм человека при введении, устремляются в зону повреждения и восстанавливают износы и повреждения, которые он самостоятельно полностью восстановить не может.

Спектр применения стволовых клеток достаточно широк - от снижения биологического возраста (ревитализации) до лечения переломов, травм и ожогов, инфаркта, инсульта, рака и т.д.. При этом для каждой конкретной ситуации пациента применяется специальная, отличная от других, медицинская технология.

Что же такое стволовая клетка?

Человек состоит из более чем двухсот видов специализированных клеток, которые формируют наше тело, обеспечивают выполнение всех разнообразных функций. Общее их количество у человека достигает астрономической цифры - 1013. Продолжительность жизни клеток различна. Так, эпителиоциты кишечника живут 1 сутки, нейтрофилы - 8, эритроциты - 4 месяца, нейроны головного мозга - десятилетия.

Постоянное обновление клеток, то есть замена отработавших свой ресурс и погибающих, на новые (т.н. физиологическая регенерация), обеспечивает, помимо роста и развития, продолжительность жизни. Если искусственным путем помешать клеткам делиться, как это бывает, например, после радиационного облучения, человек даже может погибнуть.

В течение жизни организм производит более 15 тонн клеточной биомассы (пример для иллюстрации: есть доноры, сдавшие более 350 литров крови), понятно, что должен быть какой-то источник обновления. И это именно стволовые клетки. Важнейшими свойствами стволовых клеток является способность производить свои копии, то есть клетки без специализации (с окончанием периода роста эта способность значительно снижается). Эти клетки редко делятся, устойчивы к действию повреждающих факторов и способны стать источником развития для различных тканей - постоянно обновлять и «ремонтировать» организм.

Каково происхождение стволовых клеток?

После слияния мужской и женской половых клеток, образуется качественно новая клетка - зигота, которая несет уникальный набор хромосом, обеспечивающий индивидуальность будущего человека. Далее эта клетка дробится на так называемые бластомеры - тотипотентные клетки. Если эти клетки искусственно разделить, то из каждой такой клетки может развиться самостоятельный человек, но они будут точной генетической копией друг друга. Это иногда случается и естественным путем - и тогда образуются однояйцевые двойни, тройни и т.д. С началом дробления процесс эмбриогенеза запущен, количество клеток начинает стремительно увеличиваться. Можно сказать, что на самом раннем этапе своего развития эмбрион целиком состоит из стволовых клеток, то есть стволовые клетки образуются с первых суток после оплодотворения. В дальнейшем доля стволовых клеток в растущей массе тела снижается. Они в небольших количествах присутствуют во всех органах и тканях, за исключением костного мозга, где их сравнительно много.

Зачем организму стволовые клетки?

Без стволовых клеток человек просто не может существовать. Благодаря стволовым клеткам мы растем, развиваемся и восстанавливаемся. Своевременное обновление клеточного состава органов является важнейшим условием поддержания здоровья и долголетия каждого человека. Причем, чем организм моложе, тем его восстановительные функции мощнее, так как у него больше запас стволовых клеток.

Например, во внутриутробном периоде жизни разрезы заживают быстро и без рубцов. Так, после операции по восстановлению правильного анатомического строения лица при пороке развития - заячьей губе, произведенной на плоде человека, рождается ребенок без рубцов - следов операции. У детей до 5-6 лет без рубцов возможно заживление травматического дефекта мягких тканей кончика пальца.

В процессе взросления и последующего старения стволовых клеток в тканях организма становится меньше. Снижение абсолютного количества стволовых клеток в организме в течение прожитых лет - единственный параметр, характеризующий старение, уменьшающийся в сотни и даже тысячи раз. Жизнеспособность в молодости в 500 раз выше, чем в старших возрастах. Так, в 95 лет вероятность умереть в течение года равна 50%. С возрастом вероятность смерти от болезней, которые, казалось бы, зависят от внешних факторов (например, пневмония), также растет, причем в десятки раз.

Каковы источники стволовых клеток?

В зависимости от того, на каком этапе развития организма находится донор (т.е. каков его возраст), стволовые клетки могут быть разделены на:

1) Эмбриональные - стволовые клетки, выделяемые из ранних эмбрионов.

2) Фетальные - стволовые клетки плода, источником которых служит абортивный материал на 9-12 неделях беременности.

3) Постнатальные - стволовые клетки, находящиеся в органах и тканях после рождения, некоторые из которых способны дифференцироваться в различные типы клеток соответствующих тканей (мультипотентные клетки).

Стволовые клетки теоретически можно выделить из любого органа и ткани. Но, естественно, сделать это проще при большей «плотности» их присутствия. Поэтому основными используемыми сейчас источниками стволовых клеток, в том числе в научных исследованиях, являются эмбрионы на ранних этапах развития, фетальная абортивная ткань, пуповинная кровь, костный мозг. В медицинских технологиях применяют в основном постнатальные стволовые клетки и - чаще - собственные клетки пациента.

Как действуют стволовые клетки?

Практически каждый наблюдал, что происходит после попадания занозы вглубь кожи, если ее сразу не вынуть. Клетки крови - лейкоциты обнаруживают место повреждения и скапливаются вокруг инородного тела. Развивается воспаление, вокруг занозы скапливается гнойный экссудат, расплавляются ткани, нарыв прорывается и эта злополучная заноза выпадает наружу. Это пример защитной реакции организма. Рана должна зажить, и вот этот процесс не возможен без участия стволовых клеток, которые подобно микро- и макрофагам находят область повреждения, но их задача восстановить разрушенные структуры.

При повреждении тканей того или иного органа находящиеся в нем стволовые клетки мигрируют в зону повреждения, делятся, образуя в поврежденном месте новую ткань. Но самообновление клеток в пораженных органах может быть нарушено в результате истощения пула стволовых клеток, как в самом больном органе, так и при неспособности организма выбросить порцию стволовых клеток из костного мозга, что бывает при целом ряде заболеваний. Заболевший не может выздороветь самостоятельно. Это явление было обнаружено еще в 1978 г. профессором Г.С. Стрелиным. На помощь приходит клеточная терапия, когда стволовые клетки нужного типа и в нужном количестве вводят в организм извне.

В настоящее время многочисленными работами подтверждено, что привнесенные стволовые клетки, устремляясь с током крови к поврежденным органам, способны преобразоваться в необходимые для восстановления клетки. Сегодня известно, что стволовые клетки, попадая в пораженное инфарктом сердце, при определенных условиях могут преобразовываться в клетки сердечной мышцы - кардиомиоциты, в пораженном инсультом головном мозгу - в нейроны и глиальные клетки, при циррозе печени - в гепатоциты и т.д. Таким образом, стволовые клетки - миллион "волшебных пуль", необходимый для нормализации структуры и функций человеческого организма. Однако, следует отметить, что механизм их благотворного действия еще более сложен, он включает и запуск целых каскадов восстановительных процессов, взаимодействия с региональными клетками, трофический, неоангиогенетический, иммуномудулирующий эффекты и т.д.

Как человек воспринимает введение стволовых клеток?

Введение живых стволовых клеток, при условии соблюдения всех требований технологии приготовления клеточного материала, не вызывает никаких негативных ощущений. Даже, если они взяты из другого организма, они не отторгаются, поскольку на их поверхности нет, так называемых, антигенов гистосовместимости, по которым организм отличает «свое» от «чужого». Риск при введении стволовых клеток сведен к минимуму еще и потому, что сами клетки и пациенты перед процедурой проходят тщательный многоэтапный лабораторный контроль.

Какова безопасность введения стволовых клеток?

Введение стволовых клеток - клеточная трансплантация - сложнейшая наукоемкая медицинская технология. В развитие и создание подобных технологий вложен труд тысяч высококвалифицированных ученых и врачей самых различных специальностей со всего мира, десятилетия исследований и значительные материальные ресурсы. Внедрены производственные стандарты для клеточных материалов, разработаны общепринятые алгоритмы обследования, как доноров клеток, так и самих клеток на всех этапах производственного цикла. Используется самое современное оборудование, только одноразовые расходные материалы, внесенные в государственный реестр изделий медицинского назначения и медицинской техники и разрешенные к применению, в том числе и на территории РФ. Риск подобных процедур сведен к минимуму.

Очень часто в прессе поднимаются вопросы о недостаточной изученности стволовых клеток, неизвестности, что будет после их применения. Не специалисту сложно понять, о чем идет речь в том или ином случае. Мало кто осознает тот факт, что введение человеку стволовых клеток происходит достаточно часто. Стволовые клетки детей присутствуют у их матерей в небольших количествах, этот недавно открытый феномен называется фетальным микрохимеризмом, и именно с ним в настоящее время связывают защиту организма рожавшей женщины от развития злокачественных опухолей груди и целого ряда других органов. При переливаниях крови вместе с клеточными элементами этой системы вводят в организм реципиента стволовые клетки, которые в небольших количествах там всегда присутствуют. Со времен древней истории существуют упоминания о переливании крови от молодых старикам с целью омоложения, и этот эффект связан с действием стволовых клеток.

При трансплантации органов их строма со временем замещается своими клетками, а стволовые клетки донора распространяются по всему организму реципиента. В течение десятилетий онкогематологические заболевания лечат трансплантацией костного мозга, а сейчас используют выделенные из костного мозга (или пуповинной крови) стволовые клетки.

За рубежом лица, имеющие риск радиационного облучения, заранее сдают стволовые клетки, которые потом могут спасти их от лучевой болезни. Стволовые клетки применяют при лечении злокачественных опухолей, на их применении основан метод высокодозной химиотерапии. Их вводят также и детям с различными генетическими заболеваниями.

Применение выращенной из стволовых клеток вне организма живой кожи, хрящей, костей, мочевых пузырей, сосудов и т.д. широко и давно применяется в современной медицине. Существуют десятки известных биотехнологических компаний в США, Германии, Великобритании, производящих продукты клеточных технологий, применяемых для сохранения здоровья и спасения человеческих жизней.

Полный список заболеваний, при которых высокоэффективно и целесообразно применение клеточных технологий, составил бы несколько страниц. Так, Osiris Therapeutics, Inc. (США) заканчивает клинические испытания и выводит на мировой рынок новые продукты - живые донорские стволовые клетки. Клеточный препарат ProchymalTM - для лечения болезни Крона, ProvacelTM - для лечения заболеваний сердца и т.д.

Кроме того, стволовые клетки очень устойчивы к канцерогенам (веществам, вызывающим развитие рака). Канцерогены вызывают опухоль у взрослого человека, что невозможно у эмбриона, насыщенного стволовыми клетками. Даже если раковые клетки ввести в эмбрион - развития опухоли не произойдет. Существует целый ряд специальных исследований, убедительно свидетельствующих, что введение стволовых клеток безнадежным онкологическим больным оказывает выраженный лечебный эффект. Есть научные работы, демонстрирующие даже полное излечение от такого грозного заболевания, как саркома. Появились первые доказательства, что даже при осложненной метастазированием злокачественной опухоли (остеосаркома с 43 метастазами в оба легких), адекватное применение клеточной технологии позволяет добиться полного излечения с периодом наблюдения более 6 лет.

Список заболеваний, при которых целесообразно и эффективно применение клеточных технологий составил бы несколько страниц. Однако надо отметить, что трансплантация стволовых клеток является высокоэффективной и безопасной процедурой только в случае высокопрофессионального ее исполнения с соблюдением всех пунктов и правил выполнения медицинской клеточной технологии, при наличии целого комплекса сил и специализированных средств, и, конечно, специалистов, прошедших специальную подготовку Федеральных государственных учреждениях по клеточным технологиям.

Как часто можно вводить стволовые клетки?

При целом ряде заболеваний однократного введения стволовых клеток оказывается достаточным для выздоровления пациента. Так происходит при лечении лейкозов, реакции «трансплантат против хозяина», описаны случаи излечения бронхиальной астмы, подагры и т. д.

В зависимости от заболевания и состояния организма может понадобиться неоднократное введение клеток. Период улучшения состояния, обеспечиваемый введенными или пересаженными клетками, продолжителен. По необходимости возможно проведение поддерживающей клеточной терапии.