Стволовые клетки

Этот пост продолжает тему, начатую в «Калланетике для лейкоцита» и «Клеткином доме». Я потихоньку подбираюсь к теме регенеративной медицины и трехмерного биомоделирования. Сегодня поговорим про стволовые клетки, точнее начнем про них говорить.

Термин «стволовая клетка» обобщает нескольких весьма различающихся клеточных популяций. Две главных — это эмбриональные стволовые клетки и взрослые стволовые клетки.

Эмбриональная стволовая клетка — это королева всех стволовых клеток. Их можно получить только на стадии бластоцисты (5 день после зачатия).  Выделенные на этой стадии стволовые клетки обладают широчайшими возможностями — они могут превратиться в любой из существующих 220 типов клеток человеческого организма. Это свойство называется плюрипотентность.

К 14 дню развития, эмбриональные стволовые клетки превращаются в клетки-предшественники зародышевых слоев:

  • эндодермы (будущий кишечник, печень и легкие)
  • мезодермы (будущий скелет, мышцы, почки, сердце и кровь) и
  • эктодермы (будущая кожа и нервная система)

зародышевые слои

По мере развития организма и формирования систем, органов и тканей стволовые клетки теряют свою плюрипотентность и превращаются постепенно в тканевые клетки-предшественники. Это тоже стволовые клетки, присутствующие в небольшом количестве во всех тканях нашего тела, но их возможности ограничены типом ткани, которой они принадлежат.

Взрослый человек каждый день теряет 50 миллиардов клеток (клеток крови, эпителиальных и других). Их заменой и заняты стволовые клетки-предшественники.

В зависимости от факторов, которые еще предстоит понять, стволовая клетка может либо:

  • воспроизводить саму себя (возобновлять пул стволовых клеток), либо
  • производить другие клетки, которые сейчас нужны нашим тканям

восстановление стволовых клеток

Стволовых клеток у взрослого человека очень мало, но благодаря способности воспроизводить самих себя, их популяция стабильна. Обнаружить их можно во многих тканях, но пока чаще всего их получают из крови (в том числе пуповинной), костного мозга и жировой ткани.

Зачем нам добывать стволовые клетки?

Во-первых, есть большая группа заболеваний крови, при которых для лечения нужно уничтожить все бластные клетки (клетки-предшественники) в костном мозге, как здоровые, так и опухолевые. После этого костный мозг нужно заселить заново. Для этого перед курсом терапии у пациента берут хорошие стволовые клетки и после лечения возвращают их обратно. В ряде случаев это позволяет добиться длительной ремиссии заболевания.

Эта технология немного напоминает создание биоискусственного сердца, о котором рассказывали в новостях несколько лет назад. Там брали сердце крысы и удаляли из него все клетки, оставляя только соединительнотканный каркас. А затем заселяли его клетками-предшественниками.

биоискуственное сердце

Верхний ряд — удаление клеток, нижний ряд — пересадка клеток.

Через 8 дней после пересадки стволовых клеток сердце начало биться.

Костной мозг — это тоже каркас, создающий определенное микроокружение для стволовых и остальных клеток и регулирующий их жизнеспособность и деятельность. Его тоже можно заново заселить.

костный мозг

Но пересадка костного мозга — не единственная клиническая ниша для стволовых клеток. Дело в том, что именно стволовые клетки ближе всех стоят к проблеме продления молодости и создания новых органов. Эту тему так зажевали в глянцевых журналах и интернете в свое время, что она всем наскучила, а, между тем, работа-то только начинается.

Взрослые стволовые клетки стареют вместе с нами. Бесконечная молодость — удел только эмбриональных стволовых клеток. У них при делении не укорачиваются теломеры, наш генетический одометр. Это значит, что эмбриональные стволовые клетки бессмертны, то есть они могут делиться бесконечно. Но в процессе эмбриогенеза они теряют это свойство.

Старение стволовых клеток сказывается на состоянии ткани. Мы уже обсуждали, что наши ткани — это постоянно перестраивающиеся структуры. Там все время разрушаются и вновь синтезируются компоненты стромы и межклеточного матрикса, прерываются и возобновляются контакты между клетками и базальными мембранами. Меняющиеся физические условия ткани (плотность, эластичность, давление) определяют морфологию и поведение клеток, а также их взаимную коммуникацию.

Все эти процессы регулируются самими клетками — эпителиальными, стромальными, иммунными. А эти клетки, в свою очередь, обновляются за счет стволовых клеток. По мере того, как процессы обновления замедляются и нарушаются, свойства ткани меняются. Истончается базальная мембрана, нарушаются контакты между клетками, изменяется состав и структура соединительной ткани.

старение ткани

Нарушение свойств ткани приводит к нарушениям регуляции ее гомеостаза, а это находит свое отражение в заболеваниях. Естественно, что по мере роста знаний и технологий растет и соблазн научиться создавать свои собственные запасные части — органы, полученные из своих стволовых клеток и биоинертных каркасов. Такие органы могли бы решить вопрос с ожиданием очереди на пересадку и биосовместимости между донором и реципиентом.

Но это пока фантастика, хотя первые биоинженерные конструкции уже пересажены людям:

биоинженерные конструкции

Конечно,  до создания сложных паренхиматозных органов пока еще далеко. Но на сегодняшний день в мире идет 1562 IND клинических исследования со стволовыми клетками. Большинство из них, правда, посвящены аутологичным пересадкам костного мозга, но все-таки.

клинические исследования со стволовыми клетками

Разница в количестве исследований в США и России связана с позицией национального этического комитета, который крайне неохотно пропускает такие исследования.

Тем не менее, изучая 12 FDA исследований, идущих в России, наткнулся на любопытное —

Исследование 2 фазы (NCT01941394), спонсор — Гематологический Научный Центр РАМН, Москва… Однако. Изучают эффективность мезенхимальных стволовых клеток в профилактике отторжения аллогенного трансплантанта костного мозга. Участвует один исследовательский центр — отделение пересадки костного мозга ГНЦ.

Ну, бывает, наверное — подумал я и открыл следующее…

Исследование 1/2 фазы (NCT02326662), спонсор — Федеральное Медико-Биологическое Агенство, Москва. Изучают применение стволовых клеток нервной ткани на трехмерном биоискусственном каркасе у пациентов с травматическим повреждением спинного мозга…

В рунете нашел скромный комментарий главы ФМБА Владимира Уйба — «впервые разработан протокол лечения больных [перенесших тяжелую спинальную травму] с помощью локальной трансплантации аутологичных стволовых клеток».

Хочется верить, что в обоих случаях биоматериалы разработаны у нас. Зачем понадобилось регистрировать наши исследования в FDA — не знаю, может быть для привлечения партнеров? Интересующиеся могут пройти по ссылке — там есть еще подобные исследования, спонсированные нашими государственными учреждениями, в том числе и СПбГМУ.

Надеюсь, что все это приведет к полноценному развитию отечественных клеточных технологий в медицине. Продолжение темы в следующих постах.

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.