Откуда берут стволовые клетки?
Лучшим источником стволовых клеток считается эмбриональная ткань. Однако ее применение небезопасно. К тому же стволовые клетки, полученные из эмбрионов и плодов, имеют множество недостатков. Еще одна проблема, -- этическая. Однако стволовые клетки можно выделить из других органов и тканей. Наиболее популярен у специалистов косный мозг и жир.
В каких органах и тканях находятся стволовые клетки?
Стволовые клетки обнаружены практически во всех органах и тканях организма: в коже, мышцах, жире, кишечнике, нервной ткани, костном мозге и даже сетчатке глаза. Находятся стволовые клетки и в эмбрионах.
Все стволовые клетки делятся на эмбриональные и соматические, т.е. клетки взрослого организма. Эмбриональные стволовые клетки применялись на практике при лечении многих заболеваний, но сейчас весь мир переходит на использование соматических стволовых клеток, то есть клеток взрослого организма.
Что такое эмбриональные стволовые клетки
Эмбриональные стволовые клетки - стволовые клетки выделяемые из ранних эмбрионов (на этапе бластоцисты или из полового зачатка 5-ти недельных эмбрионов) или тератокарциномы (опухолевой линии) in vitro. Они обладают рядом уникальных свойств, отличающих их от других клеток организма.
Все специализированные клетки взрослого организма происходят из эмбриональных стволовых клеток. Стволовые клетки - это «неприкосновенный запас» информации эмбриогенеза, каждый этап развития не запрограммирован автоматически, а зависит от сигналов микроокружения. Все нормальные органы и ткани человека сохраняют «реликты» зародышевой ткани в виде вкраплений стволовых клеток.
Возможно ли донорство клеток?
Донорство иногда - это единственный путь помочь человеку, в ситуациях, когда, например, на выращивание своих клеток просто нет времени. Это может быть при инфаркте, инсульте, различных авариях.
Донорство является единственным выходом при лечении различных генетических дефектов, например, для лечения заболеваний с нарушениями остеогенеза, с повреждением определенных генов. При трансплантации донорских клеток, несущих неповрежденный ген, получены очень хорошие результаты.
Донорские стволовые клетки показаны очень пожилым и ослабленным людям. Но при этом донорские стволовые клетки должны быть очень хорошо тестированы.
Клеточная терапия - путь к восстановлению спинного мозга
Недавно в США были начаты ограниченные клинические испытания применения эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) для лечения пациентов с повреждениями спинного мозга в грудном отделе. В ноябре 2009 г. в журнале Stem Cells были опубликованы результаты экспериментального исследования, в котором было показано, что трансплантация ЭСК приводит к восстановлению подвижности конечностей у крыс с повреждением шейного спинного мозга в шейном отделе. Возможно, это приведет к расширению клинических испытаний и включению в них пациентов с аналогичными повреждениями.
В январе 2009 г. Министерство Здравоохранения США (U.S. Food & Drug Administration, FDA) выдало разрешение на проведение клинических испытаний с применением ЭСК биотехнологической корпорации Geron . Было разрешено включить в испытание только пациентов с повреждениями спинного мозга ниже шейного отдела. Однако данные, полученные исследователем Гансом Кейрстадом (Hans Keirstead) и его коллегами должны убедить FDA расширить группу пациентов. Следует отметить, что около 52% всех повреждений спинного мозга приходятся на его шейный отдел, и 48% - на остальные отделы.
«Люди с повреждениями шейного отдела спинного мозга нередко полностью лишаются подвижности конечностей, у них нарушается функция кишечника, мочевого пузыря и половых органов. На сегодняшний день эффективных методов лечения таких пациентов не существует , - поясняет Кейрстед, - то, что нам удалось достичь с помощью клеточной терапии, феноменально. Если мы увидим, что хотя бы отчасти это работает на людях, это будет огромным шагом вперед» .
В эксперименте крысам с полностью утраченной двигательной функцией конечностей была проведена трансплантация ЭСК. У животным, которым трансплантация не проводилась, двигательные функции практически не восстанавливались, в то время как у животных из группы клеточной терапии моторика конечностей восстановилась на 97%.
Перед трансплантацией ЭСК с помощью специфических индукторов дифференцировали в олигодендроциты - клетки нервной системы, образующие так называемые миелионовые оболочки вокруг отростков нейронов. Миелиновые оболочки необходимы для нормальной передачи нервного импульса. Разрушение или повреждение миелиновых оболочек в результате травмы или болезни может привести к параличам.
Трансплантированные клетки не только восстанавливали миелин, но и предотвращали дальнейшую гибель ткани и активировали рост новых аксонов. Помимо этого, они повышали концентрацию противовоспалительных факторов в зоне повреждения, снижая выраженность воспаления.
Стволовые клетки: мифы и реальность
«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 (Московский Центр медико-биологических технологий).
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». Один из первооткрывателей структуры ДНК, Джеймс Уотсон, комментируя открытие стволовых клеток, отметил, что устройство стволовой клетки уникально, поскольку под влиянием внешних инструкций она может превратиться в зародыш либо в линию специализированных соматических клеток.
Действительно, 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.
Потребности медицины в таком материале практически неограниченны. Только 10-20 процентов людей вылечиваются благодаря удачной пересадке органа. 70-80 процентов пациентов погибают без лечения на листе ожидания операции. Таким образом, стволовые клетки в каком-то смысле действительно могут стать «запчастями» для нашего организма. Но для этого вовсе не обязательно выращивать искусственные эмбрионы – стволовые клетки содержатся в организме любого взрослого человека.
Откуда берутся стволовые клетки
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 недостатки. Во-первых, эти клетки способны спонтанно перерождаться в раковые клетки. Во-вторых, в мире пока не выделена безопасная линия истинно эмбриональных стволовых клеток, годных для клинического применения.
Фетальные стволовые клетки получают из абортивного материала на 9-12 неделе беременности. Помимо этических и юридических трений, использование непроверенного абортивного материала чревато осложнениями, такими, как заражение пациента вирусом герпеса, вирусными гепатитами и даже СПИДом. Если же проводить диагностику материала на вирусы, увеличивается себестоимость метода, что в конечном итоге приводит к увеличению стоимости самого лечения, которое в определенных случаях может быть весьма эффективным.
Источником стволовых клеток является также плацентарно-пуповинная кровь, собранная после рождения ребенка. Эта кровь очень богата 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 возможно только однократно для самого ребенка до 10 лет.
Самым доступным источником стволовых клеток является костный мозг человека, так как концентрация стволовых клеток в нем максимальная. В костном мозге выделяют сразу два вида стволовых клеток: первый – это гематопоэтические стволовые клетки, из которых формируются абсолютно все клетки крови, второй – это мезенхимальные стволовые клетки, которые регенерируют практически все органы и ткани.
Зачем нужны стволовые клетки
Если у человека есть свои стволовые клетки, то почему органы сами не регенерируют после повреждения? Причина в том, что в процессе взросления человека наблюдается катастрофическое снижение количества стволовых клеток: при рождении – 1 стволовая клетка встречается на 10 тысяч, к 20 – 25 годам – 1 на 100 тысяч, к 30 – 1 на 300 тысяч. К 50-летнему возрасту в организме уже остается всего 1 стволовая клетка на 500 тысяч, причем именно в этом возрасте, как правило, уже появляются такие болезни, как атеросклероз, стенокардия, гипертония и т.д. Истощение запаса стволовых клеток вследствие старения или тяжелых заболеваний, а также нарушение механизма их выброса в кровь лишает организм возможностей эффективной регенерации, в результате чего жизнедеятельность тех или иных органов истощается.
Увеличение количества стволовых клеток в организме приводит к интенсивной регенерации и восстановлению поврежденных тканей и больных органов за счет образования молодых, здоровых клеток на месте утраченных. Современная медицина уже обладает такой технологией – она называется клеточной терапией.
Что такое клеточная терапия
Организм человека развивается до 25 лет, после чего начинается процесс старения, когда с каждым днем человек замечает за собой не самые приятные изменения своего тела. Возрастные изменения кожи, изменения в деятельности эндокринных и половых желез, мышечных тканей, иммунной и нервной систем также связаны с истощением запаса стволовых клеток. Для компенсации этого запаса и необходима клеточная терапия. Здоровым людям нет необходимости начинать поддерживающую терапию ранее 35 лет. Напротив, всем кто перенес серьезные болезни, травмы, ожоги или отравления процедуры показаны в любом возрасте.
Отечественная наука и медицина обладают одним из лучших потенциалов в области исследования и применения клеточной терапии в мире. Первые направленные поиски в области стволовых клеток костного мозга человека начались в результате методического прорыва, осуществленного Александром Яковлевичем Фриденштейном в середине 70-х годов ХХ века. В его лаборатории впервые была получена однородная культура стволовых клеток костного мозга. После прекращения деления стволовые клетки под влиянием условий культивирования превращались в костную, жировую, хрящевую, мышечную или соединительную ткань. Пионерские разработки А.Я.Фриденштейна заслужили международное признание.
Сейчас с помощью терапевтической трансплантации стволовых клеток имеется возможность лечить или использовать в качестве сопровождающей терапии целый спектр заболеваний – сахарный диабет, атеросклероз, ишемическую болезнь сердца, хронические заболевания суставов, застарелые травмы, гепатиты и циррозы печени, аутоиммунные заболевания, болезни Альцгеймера и Паркинсона, синдром хронической усталости.
С помощью клеточной терапии быстро заживают ожоги, раны, язвы и рубцы кожи, осуществляется реабилитация после инсультов и черепно-мозговых травм, проводится комплексная программа регенерации (улучшение функциональных способностей организма и качества жизни) и мезотерапия лица, рук, проблемных (вялых) зон и всего тела. Клеточная терапия используется как поддерживающая терапия при рассеянном склерозе, сексопатологиях и бесплодии у мужчин и женщин, онкологических заболеваниях.
Безусловно, использование стволовых клеток не является панацеей. Так, их применение в онкологии не приводит к излечению от рака. Однако имеется ряд уникальных программ, направленных на реабилитацию больных в период ремиссии и перерывов между курсами химиотерапии. Больные, получающие такой курс, значительно лучше переносят все процедуры, уменьшается количество осложнений, появляется возможность повторить процедуры раньше. Таким образом, шансы на успех значительно возрастают. Помимо этого, стволовые клетки обладают и доказанным противораковым эффектом: они сдерживают процессы развития опухоли и активизируют иммунную систему.
Как проводится клеточная терапия
После проведения обследования и сбора анализов пациенту предлагают сдать кровь (костный мозг), в которой постоянно присутствует некоторое количество стволовых клеток. Современные технологии позволяют выделить стволовые клетки, после чего вырастить эти клетки в специальной среде в значительно большем количестве. По окончании процесса культивации пациенту назначают индивидуальный курс введения родного клеточного материала. Все лечение протекает амбулаторно и не требует изменения обычного ритма жизни.
Для сбора собственного клеточного материала необходима пункция костного мозга. Подготовка к процедуре, сама процедура забора костного мозга и отдых после нее длятся 1,5 часа (сама процедура занимает не более 20 минут), после чего пациенту необходимо прийти к врачу через 7 дней для первичного введения и далее посещать его для последующих введений согласно составленному графику.
Введение клеточного материала – безболезненная процедура, проводимая амбулаторно в стерильных условиях. Клеточный материал может вводиться внутривенно, внутримышечно, внутрисуставно, подкожно, а также в виде аппликаций – в зависимости от метода лечения и характера заболевания.
Средняя продолжительность курса (в зависимости от выбранной программы) – 2,5-3 месяца. Помимо начального этапа, пациенту не требуется посещать врача более чем 1-2 раза в неделю на протяжении всего курса.
Как правило, половина всех пациентов интересуется комплексной программой регенерации организма. Другая половина пациентов – это больные различных возрастов, с разными заболеваниями и их осложнениями – после серьезных травм, аварий, инсультов, ожогов, после операций, стрессов, кардиологических осложнений.
Клеточная терапия – это будущее современной медицины, это направление интенсивно развивается во всем мире. Приятно, что наша страна в этой области не только не отстает от других стран, но кое в чем их опережает.
Что такое стволовые клетки, как они влияют на жизнь человека и какие заболевания можно вылечить с их помощь? На эти и другие вопросы в интервью проекту "Социальный навигатор" рассказал профессор кафедр стволовых клеток и регенеративной биологии Гарвардской медицинской школы Деррик Росси накануне открытой лекции, организованной Московским физико-техническим институтом.
— Что такое стволовые клетки?
— Существует множество различных стволовых клеток. Например, эмбриональные: они отвечают за формирование тела человека. Такие клетки еще называют плюрипотентными стволовыми клетками — это означает, что они могут превращаться в любой вид тканей нашего организма.
Этот тип клеток существует только на очень ранних стадиях эмбрионального развития организма. Однако это не значит, что на этом история стволовых клеток заканчивается.
Для образования различных тканей организма в течение жизни человеку также необходимы стволовые клетки. Для этого существуют специальные стволовые клетки, которые создают замену старым или умершим клеткам в нашем теле.
Я работаю с теми стволовыми клетками, что образуют кровь, а точнее, те ее компоненты, которые перемещают кислород по нашему телу, борются с инфекциями и так далее. Существует порядка 200 различных клеток крови, которые отвечают за разные функции, и все они появляются всего лишь из стволовой клетки — гемоцитобласта, — которая живет в костном мозге. Их там не так много, но все же они есть.
У этих клеток огромный потенциал. Например, с их помощью можно вылечить лейкемию — рак крови. Возможно, вы слышали о трансплантации костного мозга. Однако на сегодняшний день она используется как средство последней надежды.
— Почему?
— Дело в том, что эта процедура довольно опасная сама по себе. В 10% случаев пересадка костного мозга оказывается летальной для пациента.
Ведь сначала человека подвергают жесткой химиотерапии или облучению радиоактивными или гамма-лучами, чтобы убить все клетки крови, а затем вводят новые, которые могут восстановить костный мозг и начать воспроизводство крови заново. При этом надо понимать, что если хоть одна клетка останется в организме человека, то болезнь вернется.
Новые стволовые клетки крови берутся у донора. Точнее, часть его костного мозга пересаживают больному. Донору даже не обязательно быть близким родственником: главное, чтобы у него и реципиента был высокий уровень совместимости. Точнее, так: чем выше, тем лучше.
Однако стоит понимать, что высокая совместимость — все равно не идеальная, поэтому будут элементы несовпадения. Из-за этого клетки донора могут начать атаковать организм реципиента, что приведет к такому заболеванию, как реакция "трансплантат против хозяина". Это очень страшная болезнь. Чем хуже совместимость, тем хуже заболевание. Именно поэтому изначально, более полувека назад, трансплантацию проводили лишь среди однояйцевых близнецов, у которых идеальная совместимость.
— Как определить степень совместимости?
— Она определяется с помощью генетического анализа системы тканевой совместимости, которая в организме представлена набором белков, находящихся на поверхности практически всех клеток организма. С их помощью последние определяют своих и чужих.
— Насколько сложно найти донора с высоким уровнем совместимости?
— По-разному, для кого-то сложно, для кого-то нет. Какие-то типы чаще встречаются, какие-то реже.
При исследовании системы тканевой совместимости человека проверяют по десяти параметрам. А вообще все просто: чем больше доноров, тем больше шанс найти высокий уровень совместимости.
— Как берут костный мозг у донора и сколько его нужно для успешной операции?
— В этой процедуре важно не количество костного мозга, а количество стволовых клеток. В костном мозге, как я уже говорил, их не так много: примерно одна клетка из 20 тысяч будет стволовой. Но, например, в бедренной кости около 10 миллиардов клеток, так что стволовых клеток там достаточно.
Что касается необходимого для операции количества, одной истинной гемопоэтической стволовой клетки достаточно, чтобы восстановить процесс образования крови, но пока стволовая клетка разгонится и даст всех предшественников, могут пройти месяцы! Поэтому нужно переносить не только стволовые клетки, но и дифференцирующиеся из них предшественники, которые могут на короткий срок восстановить систему кроветворения, но очень быстро. Это как выпечка: вы можете купить готовый продукт, полуфабрикат, исходный продукт или построить ферму. Гемопоэтические клетки — это ферма, и пока она заработает в полную силу, вы умрете с голода.
Нужные стволовые клетки также есть в пуповинной крови, но их там слишком мало: не хватит даже для крупного ребенка, а что уж говорить о взрослом.
Поэтому для данной операции клетки берут из костного мозга. Существует два способа получить их. Первый — когда у человека под общей анестезией с помощью специальной огромной иглы из подвздошной кости, точнее, из ее гребня, высасывают часть костного мозга.
Второй — когда с помощью определенных белков, которые дают донору, выводят стволовые клетки из костей в кровь. Далее с помощью специального аппарата их оттуда забирают. Но чтобы таким образом получить достаточное количество стволовых клеток, нужно проводить процедуру на протяжении пяти дней подряд.
— Может ли это как-то навредить донору?
— Нет. Во время процедуры с белками возможна небольшая кратковременная боль в костях.
Если же говорить о процедуре с иглой, то будет немного больно и дискомфортно после процедуры. Однако что такое немного дискомфорта и боли в сравнении с тем, что вы можете подарить кому-то жизнь?
— В июле новостные агентства писали об эксперименте, когда мышам, если не ошибаюсь, вводили стволовые клетки в гипоталамус, что увеличило скорость регенерации всех клеток в организме и, соответственно, замедлило старение. Вы слышали об этом?
— Честно говоря, нет.
Однако иногда в науке какие-то, казалось бы, фантастические вещи оказываются правдой. Да и в целом наука — это открытие неизведанного, а природа удивляет нас постоянно. Никогда не говори никогда. Это особенно актуально для биологии и науки в целом. Если кому-то что-то удалось, кто-то обязательно попытается повторить эксперимент. Так работает наука. В этом и состоит ее прелесть: она всегда проверяет себя.
Вот, например, японский ученый Синья Йаманака обнаружил, что можно взять любую клетку в организме и превратить ее в стволовую. Он взял маленький кусочек кожи мыши, получил из него отдельную клетку, фибробласт. Затем Йаманака понял, что если провести ряд генетических манипуляций, то можно перепрограммировать ее в стволовую клетку, которая может превратиться в любой вид ткани. По факту он получил плюрипотентные стволовые клетки, однако назвал их индуцированными стволовыми клетками.
Благодаря этому открытию ученые научились превращать любую клетку организма в плюрипотентную, которая в свою очередь может трансформироваться в любую другую.
До этого открытия любой ученый сказал бы, что клетка кожи — это клетка кожи и ничем другим никогда не будет. Своеобразная догма. Но Йаманака опровергнул это.
— Если можно превратить любую клетку в любую, то почему эта технология не используется при лечении той же лейкемии?
— Мы можем взять любую клетку и спокойно превратить в плюрипотентную стволовую клетку, да. Однако вот сделать из нее стволовую клетку крови — куда более сложная задача. Многие лаборатории в мире сейчас работают над тем, как "уговорить" плюрипотентную стволовую клетку превратиться в нужную. Мы просто не знаем пока тех правил, которые позволят это делать.
— Что вы можете сказать о применении стволовых клеток в косметологии?
— Единственная клинически доказанная процедура со стволовыми клетками — это пересадка костного мозга. Все!
В мире очень много псевдонаучных клиник, который обещают вернуть молодость, красоту и много всего с помощью стволовых клеток. Клинически ничего подобного доказано не было. Это полная чушь! Вас просто хотят развести на деньги.
Единственное, на что можно надеяться, идя на такую процедуру, — это что вам не навредят. Повезет, если они дадут вам солевой раствор. Поверьте, вы не хотите, чтобы они давали вам стволовые клетки, ведь эти горе-врачи не знают, что делают.
Не верьте тому, что вы читаете в интернете.
— Как вы думаете, какие перспективы существуют у стволовых клеток в медицине?
— Да кто ж его знает-то, настоящий потенциал? До 2006-го все думали, что невозможно из одной клетки другую получить.
Как скоро стволовые клетки начнут применять на повседневной основе в медицине? На сегодняшний момент проводится около 40 тысяч операций по пересадке костного мозга в год. Мы пытаемся увеличить этот показатель. Если сделать операцию более безопасной, то в перспективе можно будет лечить и другие заболевания, например ВИЧ.
Слышали про "берлинского пациента"? Это единственный на земле человек, которого смогли вылечить от ВИЧ-инфекции. Зовут его Тимоти Браун. Дважды ему очень крупно не повезло, а один раз невероятно повезло. В 1995 году у мужчины нашли ВИЧ, в 2006-м — лейкемию. Для него нашли донора с мутацией гена CCR5, который делает человека невосприимчивым к ВИЧ. Данная мутация встречается у небольшого числа европейцев (примерно у 10% есть вариант гена delta32, и только у 1% он присутствует в двойном наборе, что делает таких людей резистентными к ВИЧ-1). В 2007 году Тимоти Брауну провели пересадку костного мозга, благодаря чему он победил лейкемию, а затем и ВИЧ. Этот факт неоднократно был подтвержден.
Беседовал Константин Ермолаев
В новостях постоянно мелькает: со дня на день начнут выращивать органы из собственных клеток пациентов. Англичане уже пообещали через пять лет вырастить для всех желающих зубы взамен выпавших. В общем, что ни день - то праздник на улице клеточных технологий. Во многих клиниках мира предлагают с их помощью омоложение и лечение безнадежных заболеваний. О том, что такое стволовые клетки и можно ли вылечиться с их помощью, рассказывает директор Республиканского центра репродукции человека и планирования семьи МЗ РФ, доктор мед. наук Андрей Степанович АКОПЯН:
СТВОЛОВЫЕ клетки - это своего рода строительный материал, из которого получаются все остальные клетки (костные, нервные и т. д.). Как только по организму проходит сигнал, что где-то произошла "поломка", стволовые клетки устремляются туда "латать" пострадавший участок. Первые в мировой науке работы по стволовым клеткам еще в 1960-1970-е гг. выполнили советские ученые Чертков и Фриденштейн, но мировая шумиха началась только в конце 90-х, когда стволовые клетки заново "открыли" американцы. Идеальный запас драгоценных клеток - это ткань эмбриона, у которого в момент зарождения все клетки стволовые, причем гораздо качественнее, чем у взрослого человека. Когда оплодотворенная яйцеклетка начинает делиться, образуются первые тотипотентные стволовые клетки, которые могут превращаться в любую ткань. Примерно через четыре дня они начинают "специализироваться" (дифференцироваться) и становятся плюрипотентными стволовыми клетками, которые могут превращаться в не менее чем две возможные ткани (например, костную и мышечную). Со временем они становятся еще более специализированными стволовыми клетками - мультипотентными, из которых могут образовываться 2-3 вида клеток (из одних - различные клетки крови, из других - нервной системы и т. д.).
Откуда берут стволовые клетки?
Лучший источник стволовых клеток - эмбриональная ткань. Однако ее применение небезопасно с точки зрения заражения различными вирусами и микробами. К тому же стволовые клетки, полученные из эмбрионов и плодов, при приживлении в организме часто начинают вырабатывать собственные антигены гистосовместимости и впоследствии уничтожаются иммунной системой реципиента. Еще одна проблема, во многом надуманная, - этическая. Использовать эмбриональную ткань - значит неминуемо погрязнуть в спорах, этично ли лечить клетками неродившегося ребенка, потворствовать абортам и т. д., поэтому большинство работает с собственными стволовыми клетками пациентов. Кроме этических аспектов это снимает проблему иммунокомпетентности, и при пересадке не возникает риска несовместимости.
Копай внутри
ТЕОРЕТИЧЕСКИ стволовые клетки можно получить из крови, но концентрация их там очень невелика, с возрастом падает, их нужно долго и сложно искать. В костном мозге они тоже не на каждом шагу валяются, но представлены в большем количестве, поэтому, чтобы получить стволовые клетки, делают пункцию костного мозга. Они есть в грудине, подвздошных костях, трубчатых костях, бедрах, в костях черепа. Удобнее всего пунктировать подвздошную кость. Полученный костный мозг передают в специальную лабораторию, где из него выделяют стволовые клетки, обычно методом ультрацентрифугирования: в центрифуге при раскручивании на очень высокой скорости материал пункции делится на слои (фракции), и получают ту основу, из которой затем в течение двух-трех недель добытые стволовые клетки выращивают до нужного количества, хотя процесс этот, разумеется, небесконечный.
Какая разница между клоном и выращенным набором стволовых клеток?
Клон - это совокупность клеток, тканей или организмов, идентичных родоначальной клетке, ткани или организму. Теоретически родоначальницей может стать абсолютно любая клетка, даже ростковая клетка кожи. Ее "вставляют" в яйцеклетку, из которой вынули собственное ядро, а затем, снижая уровень глюкозы (обедняя среду) и применяя удары тока (электровапоризацию), заставляют делиться. Так Ян Уилмот получил в 1995 году овечку Долли. Но надо учитывать, что была сделана тысяча попыток, из этой тысячи получили всего 277 рекомбинантных образований, а из них - всего одну овечку. Зато она стала знаменитостью. Эту методику пытались воспроизводить, но не очень успешно. Пришли к выводу, что из всех взрослых клеток способностью делиться внутри яйцеклетки и давать начало эмбриону обладают не все, а только стволовые клетки, клетки-предшественницы. Чтобы заставить стволовую клетку делиться, совсем необязательно помещать ее в яйцеклетку, но число ее делений конечно, и вырастить целый организм можно только теоретически и только из тотипатентной клетки. Кстати сказать, именно из лаборатории в Эдинбурге, где была получена Долли, слышны самые осторожные заявления по всем направлениям использования этих клеток.
Что делают с выращенной культурой стволовых клеток?
Стволовые клетки вводят внутривенно, подкожно, эндолюмбально или непосредственно в больной орган. Другой способ - использование кремов и масок, в составе которых находятся стволовые клетки. При нанесении на поверхность тела крем дает какой-то эффект, возможно, он будет несколько выше, чем у обычного, а может, и такой же. Никто особо это не проверял. Третий путь тоже пока в клинико-экспериментальном режиме: во время реконструктивных операций при перемещении кожных лоскутов с целью лучшего заживления сами трансплантаты пропитываются, прокалываются стволовыми клетками в надежде, что они поспособствуют лучшему заживлению, предупредят образование шрамов.
Если стволовая клетка перерождается в любую, как определяют, что она не станет раковой?
Онкологическая настороженность возникает при использовании эмбриональных клеток. Теоретически если в организм вводится эмбриональная ткань, то есть ресурс достаточно интенсивного деления, о чем еще говорить, как не об онкологии. Но не надо путать стволовые и раковые клетки, они похожи только тем, что делятся. В раковой клетке механизм апоптоза (запрограммированной смерти клетки) поломан, она с бешеной скоростью делится и останавливаться не собирается. Число делений эмбриональной клетки ограничено. Она выполняет заданную программу: из универсальной превращается в "специализированную", отживает свой век и умирает. Говорят, что после 8-й недели риск онкогенного воздействия эмбриональных клеток сильно снижается, но на самом деле никто не доказал, что и до 8-й недели они представляют какую-то онкогенную опасность. Об опасности перерождения в рак говорят, пишут работы, но статистически обоснованных данных по этому поводу нет. На мой взгляд, серьезных биологических оснований думать, что эмбриональная клетка превращается в раковую быстрее, чем взрослая, нет.
Максимум, чего можно бояться при применении стволовых клеток, - это не добиться желаемого эффекта. Конечно, возможны осложнения от попадания инфекции при введении (воспаление, нагноение), но это все пройдет, да и любой другой метод от этого не застрахован.
На омоложение возник повальный спрос. Но утверждения, что человек, если ввести ему стволовые клетки, умрет не в 60 лет, а в 70, никого ни к чему не обязывают. Косметический эффект, подобный удалению кожи, подтягиванию мышц, при введении стволовых клеток в какие-то среды или полости организма, конечно, недостижим. Добавка этого универсального строительного материала в организм может лишь активизировать обменные процессы, и то на тканевом, а не внутриклеточном уровне.
Дорогущая рулетка
МОЖНО иметь ключ, но в двери будет отсутствовать замочная скважина. В эксперименте таким ключом является вирус, который переносит ядерный материал внутрь зрелой клетки. Никто до сих пор не доказал, что если ввести в поврежденную ткань стволовые клетки, то они самопроизвольно заменят ядерный материал собственной клетки, каким-то образом его починят. Порой стволовым клеткам приписывают характеристики, которых у них нет и быть не может, вплоть до собственного разума, считая, будто они настолько ауторегулируемы и умны, что сами все вопросы решают. В нормальной ситуации они, когда в организме возникает "поломка", устремляются в зону поражения и "латают" прореху. В лабораторных условиях мы уже сегодня можем задать стволовой клетке, в какую ей превращаться, и вырастить из нее, например, клетку крови, причем любую на заказ - эритроцит, моноцит, лейкоцит и т. д. Что происходит со стволовыми клетками, когда они введены в организм, никто точно не знает. Есть единичные сообщения о том, что собственные стволовые клетки могут превращаться в сперматозоиды после их переноса в ткань больного яичка.
Считается, что если поместить рядом с больным органом стволовые клетки с высоким энергетическим потенциалом для ускоренной регенерации, то они станут строительным материалом и, может быть, окажутся настолько умными, что сами превратятся в нужные клетки и заменят то, что умерло. Ведь извне подсаживают огромное количество клеток, и именно в зону поражения. Раз они "бегут" в нее и "работают" по сигналу организма, может быть, и после запуска извне они преобразуются в то, что нужно. Но в этом есть большие сомнения, а доказательств пока никаких не получено. Сама по себе идея замечательная. Если она даст 15-30% эффективности, это уже будет успех.
Мы начали работу со стволовыми клетками в 1994-1995 гг. Пытались лечить андрогенную недостаточность, пересаживая мужчинам эмбриональные клетки Лейдига, вырабатывающие тестостерон, чтобы они прижились и вырабатывали собственные гормоны. Кроме нее, мы пытались лечить аутоиммунные формы бесплодия, которые неустранимы другими методами, гормонально зависимые формы импотенции и проявления синдромов, связанных с преждевременным мужским старением. Кому-то лечение помогало, но говорить о чистоте лечебного воздействия трудно, потому что применяли целый комплекс методов, и трудно определить, вклад какого из этих методов был ведущим. Лечение было платным, и важен был результат.
Если пациент хочет применить стволовые клетки, мы предоставляем ему такую возможность. Стандартизованных показаний, прописанных в каких-то основополагающих документах, на сегодняшний день нет. Фактически все решает врач. Либо он активно предлагает это пациенту, либо пациент сам приходит к нему с идеей попробовать использовать стволовые клетки. Особая категория - безнадежные больные (с циррозом печени, ДЦП, рассеянным склерозом, спинальные больные с травмой мозга и за собой не ухаживающие) и их родственники. Они готовы платить за любой новый метод, который дает надежду. А вокруг стволовых клеток и клонирования подняли такую шумиху, что эта тема начала, как химера, жить своей собственной жизнью.
Даже в научных журналах публикации о стволовых клетках часто уходят от канона научной статьи, в которой четко описаны цели, задачи, методы, результаты исследования, и приближаются к научно-популярным, где есть место для болтологии. А ведь сейчас выходит более ста журналов, посвященных только стволовым клеткам. Экспериментальные работы идут, и получают много интересных, иногда побочных, результатов: по общей теории эволюции, связи каких-то видов между собой, эмбриологии, генотерапии плода.
Когда ученые смогут выращивать органы?
Сегодня можно говорить только о том, что стволовые клетки способны заполнить дефект на уровне тканей, но никак не жизненно важных органов. Можно вырастить кожу, стенку сосуда, нервное волокно, но нельзя вырастить сложносочиненный орган, выполняющий несколько жизненно важных функций. Думаю, этого никогда не будет в том виде, в каком сегодня представляется. Любой орган - это не замес клеток, а определенным образом структурированные клетки. Недостаточно знать алфавит, чтобы написать "Войну и мир", недостаточно даже иметь слова или целые предложения, чтобы составить из них книгу. Какие индукторы заставляют клетки развиваться внутри плода так, как это происходит, на сегодняшний день детально не известно. Тем более неясно, как можно воспроизвести этот процесс вне организма.
Почему мы тогда едва ли не каждый день слышим в новостях то про одну, то про другую лабораторию, вроде бы раскрывшую эту загадку? Англичане недавно пообещали вырастить зуб.
Это скромно. Масса лабораторий хочет о себе заявить, вот и делают заявки на будущее, но они ни к чему не обязывают. Сколько уже таких было. И почку "выращивали", и печень, хотя на самом деле непонятно, что там было на самом деле. Что касается зуба, я сомневаюсь, что эта методика окажется жизнеспособной. Зуб - это ведь не просто костная ткань, он тоже имеет сложную организацию: там есть пульпа, мозговое вещество, эмаль. Если ввести в зону десны набор стволовых клеток, может, там и вырастет какая-нибудь костяная култышка. Но станет ли она идеальным зубом? Вряд ли. К тому же в стоматологии уже применяются искусственные протезные материалы, которые достаточно хорошо себя зарекомендовали.
А где сенсация?
СУЩЕСТВУЮТ ли какие-то реальные достижения? За что ученые могут поручиться уже сейчас, вместо того чтобы живописать будущее?
В медицине гарантия - это ответственность за надлежащее выполнение услуги, а не за результат ее применения. Разговоры о том, что мы в начале пути, будут идти еще очень долго. Это ни к чему не обязывает. Сегодня нет ни одного до конца испытанного метода, для которого определены эффективность, воспроизводимость, показания, противопоказания, прогноз и все, что положено. Пока что все идет на клинико-экспериментальной стадии. Если технология эффективна, документирована, воспроизводима, она быстро занимает свою нишу и повсеместно используется. Люди убеждены, что за деньги можно купить здоровье, внешность и жизнь. Я бы сказал, это последняя иллюзия человечества. Сегодня нет четких границ между медициной и бизнесом. Люди впитывают сенсации, хотят платить за стволовые клетки, и им это предлагают.
Отраслевая программа Академии наук и Минздрава включает практически все специальности, но лучше всего разработаны нервные болезни и гематология. Перспективные направления в применении стволовых клеток - это лечение иммунодефицитов у еще не рожденных детей, когда через пуповинную кровь вводят клетки, которые заменят дефектный участок ДНК, отвечающий за болезнь. Но соответствующие работы проведены пока только на мышах. Можно предположить, что результат будет при дегенеративных нейротрофических заболеваниях любого паренхиматозного органа - печени, почек, легких, селезенки, яичка, поджелудочной и щитовидной железы. Если в эти пораженные участки добавлять строительный материал в высокой концентрации, то можно ожидать, что он даст результат.
В Клинике восстановительной интервенционной неврологии и терапии "Нейровита" стволовыми клетками лечили участников чеченской войны, получивших боевые травмы головного мозга. Солдаты, у которых наряду с другими методами использовались и стволовые клетки, восстанавливались на 40% быстрее.
Если за результат никто не отвечает, почему столько клиник предлагает сегодня стволовые клетки?
Применение стволовых клеток либерализовано, потому что клеточная культура - это трансплантат, а не лекарственное средство, и к трансплантатам требования ниже: проверить на обсемененность, на загрязненность, на высокую концентрацию искомого агента и обеспечить сохранность на время доставки. Методическая база по применению стволовых клеток определена не на законодательном, а на ведомственном уровне (по Академии наук и Минздраву). Создана отраслевая комиссия по стволовым клеткам. Создана Академия клеточных технологий. Приказом Минздрава определен круг научных учреждений (их около 20), которые имеют право в своих сертифицированных лабораториях получать и применять клеточные культуры. Определены базы, где они могут производиться. Созданы положения о банке стволовых клеток и о банке пуповинной крови. А кто их купил и как использует - это уже другой вопрос.
Все, кто сейчас продает стволовые клетки и предлагает ими подлечиться, закон не нарушают. Достаточно получить лицензии на медицинскую деятельность и клеточную терапию, заключить договор с поставщиками и определить круг болезней, которыми вы собираетесь заниматься. Все остальное - это информированное согласие пациента. А уж если речь идет о применении собственных стволовых клеток, то это примерно то же самое, что переливание собственной крови. По существу сейчас в любом учреждении, если человек хочет применить для лечения стволовые клетки (собственные или эмбриональные) и готов за это заплатить, то ему это легко и с удовольствием предоставят. Насильно стволовые клетки никто никому не навязывает, люди хотят испытать это на себе, и им организуют предложение. Сознательный обман заключается вовсе не в существовании предложения. Он начался тогда, когда СМИ дружно бросились освещать события, которые не стоят выеденного яйца, типа клонирования Гитлера, птеродактиля, Христа или Николая II. Канон нарушили в тот момент, когда по несуществующему явлению - клонированию человека - были приняты федеральные и даже международные законы. Клонирования человека нет, а запрет есть. Это уже создает почву для нарушений. Это все равно что запретить летать на Марс. Даже сама формулировка "клонирование человека" некорректна, потому что человеком называют только родившееся человеческое существо, а в обозримом будущем не предвидится появления прибора или среды, которые смогли бы выполнить функции матки.
В государственных медицинских учреждениях пациенты должны платить за участие в испытаниях технологий с применением стволовых клеток?
Возможно, где-то в государственных учреждениях стволовые клетки в рамках испытаний применяют бесплатно. Но в большинстве случаев эта процедура, скажем так, возмездна. Например, вводить клетки могут бесплатно, но за саму клеточную культуру предъявлять счет. Как отделить цену собственно клеток от стоимости хранения, стандартизации, получения? В любом случае выплывает рыночная цена.
Россия участвует в международных исследовательских программах?
Только на уровне врачей, когда россиянин работает где-то за рубежом. На государственном уровне пока нет ничего, кроме запрета на несуществующее явление - клонирование человека.
В моду входит услуга по хранению пуповинной крови. Реклама утверждает, что если ребенок заболеет, то родители всегда смогут воспользоваться его замороженными стволовыми клетками и вылечить его.
Замораживание пуповинной крови - это способ хранения. Он красивый, но оправдает ли все утилитарные ожидания, сказать сложно. Некоторым людям спокойнее живется, если у них есть про запас собственные стволовые клетки, и они готовы за это платить. Сертифицированный показатель хранения эмбриональных тканей - 10 лет. При соблюдении условий хранения пуповинная кровь "пролежит" и дольше.
А вдруг стволовыми клетками ребенка воспользуется кто-то другой?
Банки стволовых клеток защищены должностными инструкциями. В положениях о банках стволовых клеток четко оговариваются список специалистов, которые к ним допущены, условия хранения, сроки, обязательный набор документов, исследования, которые должны быть проведены с каждым образцом, форма паспорта. Мошенничество на этой почве возможно, но при наличии жалобы со стороны больного все проверят. Главное - иметь дело с организациями, которые никуда не убегут и которые можно проверить. Жалобы встречались, но совсем другого рода. Были претензии, что стало хуже; или взяли денег, а не помогло; или один сказал то, другой - второе, а я подумал третье. До суда пока ни одна жалоба не доходила. Конфликты чаще разрешаются на досудебном этапе.
Можно ли сказать, сколько составляет реальная стоимость клеточной культуры, а сколько - чистый навар?
Говорить о себестоимости одного укола бесполезно, потому что надо учитывать стоимость рекламы, вложенные средства, количество потребителей, рост числа которых снижает себестоимость. Когда отрабатываются методики с неясным прошлым и смутным будущим, элемент антуража тоже определяет цену. В сознании обывателя срабатывает: если дорого - значит, действует. Даже среди специалистов нет единого мнения о стволовых клетках. Одни включились в процесс, другие индифферентны, третьи выступают ярыми противниками. И по многим методам ситуация примерно такая же. Интерес к стволовым клеткам пройдет свой пик, и технология займет свое место. Будет ли оно столь великим, как предсказывали, лично я сомневаюсь.
ольга лукинская
О стволовых клетках в последние годы приходится слышать в самом разном контексте: их предлагают использовать в косметических процедурах и даже добавляют в кремы, учатся добывать из молочных зубов и пуповины, используют в лечении самых разных заболеваний. Часто в новостях сообщают о новых возможностях их использования, которые ещё долго предстоит изучать в лаборатории; в итоге одним стволовые клетки представляются чем-то из будущего, а другим кажется, что они уже стали обыденностью и используются в любом салоне красоты. Разбираемся, что вообще представляют собой стволовые клетки, для чего они часто применяются уже сейчас и какая польза возможна пока только в теории.
Откуда добывают
стволовые клетки
Стволовые клетки - это так называемые недифференцированные клетки, которые могут превращаться в разные клетки организма - а у человека их более двухсот - с различными свойственными им функциями. Например, у нервных клеток или клеток крови есть узкие, специфические задачи - и всю энергию они тратят на выполнение этих задач, не растрачиваясь на размножение. А новые эритроциты или нейроны возникают из стволовых клеток, которые есть у каждого человека в любом возрасте. Они бывают разных видов : одни способны дифференцироваться только в один тип клеток, другие - в несколько; стволовые клетки эмбриона на раннем сроке беременности могут преобразоваться в любой тип клеток организма.
Среди учёных ведутся терминологические споры о том, можно ли все эти клетки называть стволовыми и синонимичны ли термины «стволовая клетка» и «клетка-предшественник», но в целом оба термина могут использоваться равноценно. Речь идёт о базовых клетках, способных превращаться в любые другие - а значит, если научиться правильно с ними обращаться, потенциально могут позволить вырастить новую кожу на месте ожога или заменить пострадавшую в результате гепатита ткань печени. К сожалению, использовать стволовые клетки в таких целях пока не получается - но всё же есть ряд серьёзных проблем, которые они помогают решить. Получать стволовые клетки можно из эмбрионов (например, для исследовательских целей могут использоваться абортивные материалы), а у взрослых людей их основной источник - костный мозг. Стволовые клетки также активно выделяют из пульпы зубов и из пуповины новорождённых.
Для чего их используют
Стволовые клетки уже несколько десятилетий используют в лечении тяжёлых заболеваний крови и костного мозга, например лейкозов. Костный мозг - это орган кроветворения; по сути, он и состоит из стволовых клеток. Когда он не функционирует или производит «дефектные» клетки крови, один из вариантов лечения - трансплантация, то есть «замена» стволовых клеток костного мозга здоровыми. Для этого могут использоваться как донорские клетки, так и собственные, если они прошли определённую обработку.