Чем могут быть полезны стволовые клетки
Содержание:
Вокруг клеточной терапии ходит много легенд и мифов. Кто-то уверяет, что это панацея от всех болезней и давно искомый человечеством эликсир молодости, а кого-то подобное утверждение заставляет сомневаться в его истинности. Мы решили разобраться, что представляет собой лечение стволовыми клетками, и так ли оно действенно, как утверждают врачи частных клиник.
Что такое стволовые клетки?
Стволовыми (недифференцированными, незрелыми) клетками называются клетки-предшественники, обладающие двумя уникальными свойствами:
- способностью к бесконечному делению;
- отсутствием каких-либо признаков видовой (тканевой) принадлежности.
Объясним подробнее. Клетки кожи, волос, сердечной мышцы, печени и других человеческих органов имеют свои особенности, отличающие (дифференцирующие) их друг от друга. Стволовые клетки таких отличительных признаков не имеют. Можно сказать, они универсальны, и именно поэтому служат ценным материалом, из которого ученые пытаются выращивать человеческие органы для трансплантации.
Первой стволовой клеткой является зигота (оплодотворенная яйцеклетка), из которой в ходе интенсивного деления формируется эмбрион. Какие-то клетки после деления остаются стволовыми, а какие-то идут по пути дифференциации, т. е. из них потом развиваются ткани и органы человека.
Стволовые клетки: виды
Существуют 3 основных вида стволовых клеток:
- эмбриональные. Содержатся в эмбрионе, находящемся на ранней стадии развития, отличаются плюрипотентностью — способностью преобразовываться в любые другие типы клеток. Они не вырабатывают антигены, а потому не отторгаются при трансплантации, чем весьма привлекают медиков. Однако эти же клетки часто провоцируют появление раковых опухолей;
- фетальные. Выделяются из абортивного материала, извлеченного в ходе прерывания беременности на 9-12 неделях. У них наблюдаются зачатки дифференциации, а потому их используют при лечении только определенных органов;
- взрослые (постнатальные). Их вместилищем служат костный мозг и кровь пуповины. Если методы получения клеток первых двух видов сложно назвать этичными, то использование постнатального материала никаких нареканий с точки зрения морали не вызывает.
В свою очередь, постнатальные клетки тоже имеют разновидности, среди которых выделяют:
- гемопоэтические — дающие начало клеткам крови;
- мезенхимальные — из них впоследствии образуются внутренние органы;
- тканеспецифичные — закладывающие основу для формирования кожных покровов, связок, костей;
- нейрогенные — «родители» клеток, имеющих отношение к нервной системе.
Источниками стволовых клеток служат:
- костный мозг, фрагменты которого извлекаются путем пункции;
- пуповинная кровь, которую сливают из перерезанной пуповины сразу после рождения ребенка;
- венозная кровь — ее берут с помощью шприца;
- материал, полученный в результате аборта;
- ткани и органы людей, недавно скончавшихся, к примеру, в результате аварии;
- зигота, образованная путем искусственного оплодотворения;
- жировая ткань.
В большинстве случаев лечение стволовыми клетками проводится с помощью материала, извлеченного из пуповинной крови, полученного в результате аборта и из костного мозга. Другие источники используются исключительно в исследовательских лабораториях.
Какие болезни лечатся клеточной терапией?
В чем заключается механизм клеточной терапии? Стволовые клетки вводят (медики называют этот процесс трансплантацией) в больной орган либо в пространство возле него. Они начинают активно делиться, восстанавливая поврежденные болезнью или травмой ткани и подстегивая иммунитет. В результате организм сам себя исцеляет.
Список болезней, в борьбе с которыми применяется лечение стволовыми клетками, обширен. В мире клеточную терапию используют при следующих заболеваниях:
Однако не стоит рассматривать лечение стволовыми клетками как универсальное средство от всех болезней. По словам медиков, пока не найдены способы победить с помощью клеточной терапии онкологические заболевания (кроме рака крови, который можно вылечить путем пересадки костного мозга), СПИД, катаракту, вирусные гепатиты, менопаузу и глаукому.
Более того, клеточная терапия, как и любая другая, имеет ряд осложнений. Во-первых, клетки часто не попадают в нужный орган, и лечебный эффект сводится к нулю. Во-вторых, несмотря на серьезную подготовку, клеточный материал нередко отторгается организмом, вызывая различные иммунные реакции. И наконец, в-третьих, лечение стволовыми клетками может привести к образованию злокачественной опухоли.
Из этических соображений и ввиду отсутствия полномасштабных исследований законодатели ограничили применение данного метода. Так, в Украине использование клеточной терапии разрешено только в трех случаях: для лечения панкреонекроза (отмирание тканей поджелудочной железы), хронической ишемии конечностей (поражение кровеносных сосудов рук и ног, приводящее к кислородному голоданию частей тела) и сильные ожоги, при которых показана пересадка кожи.
В России закон об использовании биомедицинских клеточных продуктов был принят совсем недавно — в июне 2016 года, и как говорят эксперты, результатов следует ожидать не ранее 2019-го. Чего стоит ожидать от этого правового акта, смотрите в видео:
Мифы и правда о стволовых клетках
Клеточные биотехнологии — новое слово в медицине, а потому вокруг них существует много спекуляций. Например, пару лет назад производители косметики вывели на рынок новую линейку омолаживающих кремов, в состав которых якобы входили стволовые клетки. Покупательницам обещали обретение второй молодости. Однако на деле эффект ничем не отличался от действия обычных косметических средств. А объясняется все просто: стволовые клетки в кремах не выживают.
Но если изготовители косметики нанесли урон только кошельку доверчивых покупательниц, то предприимчивые медики, быстро сообразившие, как можно обогатиться на человеческом горе, замахнулись на гораздо большее — жизни нерожденных детей.
Поскольку наибольшим спросом пользуются эмбриональные и фетальные клетки, врачи начали делать на них бизнес. Схема проста: абсолютно здоровой беременной женщине под предлогом наличия медицинских показаний назначался аборт. Абортивный материал изымался и за большие деньги отдавался в частные клиники. Подробнее об этом смотрите в видео:
И с точки зрения законодательства, запрещающего торговлю человеческими органами, и по мнению Церкви, считающей, что аборт является убийством, врачи, идущие на подобные действия, являются преступниками.
Возможно, в скором времени эта тема исчерпает себя, поскольку исчезнет необходимость в извлечении стволовых клеток из эмбрионов. В 2012 году японский ученый Яманака получил Нобелевскую премию за свое открытие в области биомедицины. Он обнаружил, что, воздействуя определенным образом на любые клетки человеческого организма, можно вернуть их в состояние стволовых.
Пока же эта технология отрабатывается и совершенствуется, постарайтесь не попасть в ловушку. Если вас направляют на аборт по состоянию здоровья, проверьтесь в другой клинике — это позволит избежать подложного диагноза и сохранить ребенка. Родив малыша, потребуйте отдать вам пуповину и содержащуюся в ней кровь. Сейчас есть криобанки, в которых можно сохранить этот клеточный материал, и кто знает, возможно, в будущем он спасет жизнь вашим детям.
Источник
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.
Сама процедура пересадки костного мозга не похожа на классическую трансплантацию — доктор не распиливает кости и не заменяет их содержимое новым. Трансплантация костного мозга выглядит как переливание крови — кстати, и донорство костного мозга может осуществляться как сдача крови. С другими тканями пока дело обстоит сложнее: для пересадки кожи или роговицы ткань из стволовых клеток сначала нужно вырастить в питательной среде, а это дорогостоящие процессы, для которых нужны идеальные условия. По словам исследователей, государства пока не готовы финансировать такие методы, а для коммерческих структур это не очень выгодно из-за относительно низкого спроса.
Возможны ли зубы из пробирки
Когда стало понятно, что нервные клетки всё-таки восстанавливаются благодаря стволовым, началось активное изучение того, как с их помощью лечить пациентов с заболеваниями нервной системы. Это болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз, болезнь Альцгеймера, травмы спинного мозга, рассеянный склероз. Учитывая, что эмбриональная стволовая клетка может превратиться в любую другую, они теоретически могут использоваться и у пациентов с заболеваниями сердца, печени или костей.
Для лечения некоторых из этих болезней стволовые клетки уже применялись у человека в порядке эксперимента, а для других есть пока только данные исследований у животных или вообще лишь теоретические выкладки. Что касается новостей вроде «учёные вырастили зубы из стволовых клеток» — обольщаться не стоит. Возможно, в будущем от зубных имплантатов действительно удастся отказаться, но пока получилось стимулировать рост ткани зуба человека лишь в пробирке.
Нужно ли хранить клетки
про запас
Как и вокруг любого потенциального лекарства «от всего» или средства омоложения, вокруг стволовых клеток сформировался дорогостоящий бизнес: всё чаще предлагаются услуги по выделению и хранению стволовых клеток «на всякий случай». Действительно, у тех же стоматологических стволовых клеток огромный потенциал — но никто не знает, когда их смогут применять на практике для лечения, например, заболеваний сердца. А сервис по их заморозке стоматологи предлагают уже сейчас. Такие услуги обычно продают с формулировкой «если у вас разовьётся редкое заболевание, стволовые клетки спасут вашу жизнь» — но не факт, что в таком случае они уже будут применяться для лечения конкретного заболевания.
Ещё один распространённый вариант — банк пуповинной крови; чтобы сохранить в нём стволовые клетки, пуповину нужно перерезать как можно раньше после рождения ребёнка, буквально в течение пары секунд. Эти банки бывают двух видов: частные и публичные (чаще всего с государственным финансированием). В публичный банк кровь отдаётся бесплатно — но воспользоваться ею конкретный ребёнок уже не сможет. Образец анонимизируют для хранения, полностью описав его характеристики, и могут через какое-то время выдать по запросу той или иной больницы, чтобы провести трансплантацию. Пуповинная кровь и стволовые клетки из публичных банков могут использоваться и в исследовательских целях.
В частном банке за хранение крови нужно платить, но в случае необходимости — например, если у ребёнка диагностировали лейкоз — собственные стволовые клетки действительно могут спасти жизнь. Правда, пока, по данным исследователей, вероятность того, что до двадцати одного года у человека разовьётся заболевание, вылечить которое можно будет его собственными стволовыми клетками, составляет от 0,005 % до 0,04 % — то есть стремится к нулю. Вероятность того, что стволовые клетки пригодятся для лечения кого-то из кровных родственников, ещё ниже. Вероятно, эти показатели повысятся, когда стволовые клетки действительно начнут использоваться в лечении частых заболеваний — инсультов или сахарного диабета. Но на сегодняшний день услуги частного банка пуповинной крови лишь способ потратить немалые деньги.
Зачем стволовые клетки добавляют в кремы
В косметику действительно добавляют стволовые клетки — но не человеческие или животные, а растительные; один из самых популярных источников клеток для этого — яблоня. Понятно, что в составе крема ни размножаться, ни дифференцироваться клетки не могут — но это и не нужно. Этими растительными клетками никто не пытается заменить человеческие: из стволовой клетки яблони, даже если бы она могла сохранить свойство к размножению, не получились бы новые клетки кожи человека.
У разработчиков косметики совсем другие задачи: стволовые клетки растений содержат активные субстанции, поддерживающие чувствительность клеток кожи к гормонам и нейромедиаторам — веществам, передающим самые разные сигналы в организме. Эксперименты показывают, что составы с растительными стволовыми клетками делают обратимыми возрастные изменения кожи и замедляют старение волосяных фолликулов — но нужно понимать, что в данном случае действие стволовых клеток не прямое, как при лечении лейкоза, а косвенное.
Фотографии: Kateryna_Kon — stock.adobe.com
Источник
Наука — океан, открытый как для ладьи, так и для фрегата. Один перевозит по нему слитки золота, другой удит в нем сельдей.
Эдуард Булвер-Литтон
Человеческое тело состоит из сотен типов жизненно важных клеток. Эти клетки отвечают за ежедневную поддержку функций организма: сердцебиение, активность мозга, очистку крови, своевременное обновление клеток кожи. Если у животных клеток есть типовое строение, чем же тогда отличаются, к примеру, клетки сердца и клетки печени?
Медицина торжественно обещает человечеству принципиально новый способ омоложения и избавления от смертельных болезней. И имя панацеи — стволовые клетки. Александр Александрович Максимов (1874-1928) — российско-американский гистолог и эмбриолог. Ввел в науку понятие о стволовых клетках. Что же они собой представляют?
Стволовая клетка — это незрелая клетка, способная к самообновлению и развитию в специализированные клетки организма. Миллиарды клеток растущего организма происходят из одной-единственной клетки — зиготы. Она образуется в результате слияния мужской и женской гамет. Эта единственная клетка содержит не только генетическую информацию, но и предначертанную заранее схему развития. Оплодотворенная яйцеклетка делится и дает жизнь новым клеткам. На эмбриональном уровне эти молодые клетки пока не имеют специальных функций, ведь у зародыша еще не сформированы органы и ткани. Это эмбриональные стволовые клетки, геном которых находится в «нулевой точке». В них еще нет клеточной специализации, а значит, из такой «заготовки» могут развиться любые клетки.
Так чем же могут быть полезны стволовые клетки? Во-первых, они восстанавливают поврежденные участки органов и тканей. Получив сигнал о «неполадке», по кровяному руслу стволовые клетки устремляются к пораженному органу. Прибыв на место, они прикрепляются к месту разрыва или перелома и превращаются в необходимые клетки: костные, мышечные, печеночные, сердечные и даже нервные. Так происходит процесс регенерации тканей.
Человеческий организм содержит примерно 50 миллиардов стволовых клеток, которые регулярно обновляются. С годами количество живых «кирпичиков» сокращается — их работа увеличивается, а заменить их нечем. Угасать они начинают уже к 20 годам, а в 70 лет их остается совсем мало. Стволовые клетки пожилых людей не так универсальны. Они еще могут превратиться в кровяные клетки, а в нервные — уже нет. Ученые научились направлять стволовые клетки в нужное русло.
Стволовые клетки по возможности к трансформации подразделяются на:
- тотипотентные, способные превращаться в любые клетки организма;
- плюрипотентные, образуют множество различных видов клеток, но не целый организм;
- мультипотентные, превращаются только в клетки тех тканей, из которых они были взяты;
- унипотентные, способны дать начало только одному типу клеток.
Какие же источники стволовых клеток используются в этих целях сегодня? Как правило, для «добычи» универсальных клеток используют костный мозг, пуповинную кровь, эмбрионы, ставшие жертвами абортов, и другие части организма человека.
- Костный мозг. Человек может стать донором стволовых клеток для самого себя. Особую ценность представляют стромальные стволовые клетки. Они способны «забыть» о своей принадлежности к костному мозгу и трансформироваться в клетки костной ткани, хрящей и жира. Стволовые клетки извлекают из костного мозга, наращивают и вводят обратно в организм. Они направляются к «больному месту».
- Пуповинная кровь. Кровь из пуповины, собранная после рождения ребенка, очень богата стволовыми клетками. Ее помещают в специальное хранилище — криобанк — и используют в дальнейшем для восстановления практически любой ткани и органа. Американским ученым удалось получить стволовые клетки из человеческой плаценты. Оказалось, что там их количество в 10 раз больше, чем в пуповинной крови. Такие клетки способны преобразовываться в кожные, кровяные, мышечные и нервные.
- Абортивный материал. Эмбрионы 9-12 недель беременности — источник фетальных стволовых клеток. Существуют юридические и этические аспекты, окутывающие этот способ сбора стволовых клеток ореолом противоречий. Такие клетки могут вызвать отторжение трансплантата. В случае недобросовестности специалистов, не проверивших биологический материал, пациент может быть заражен вирусным гепатитом, СПИДом и цитомегаловирусом.
ИНТЕРЕСНЫЕ ЦИФРЫ
В организме новорожденного младенца на 1 стволовую клетку приходится 10 тысяч других. В возрасте 20-25 лет остается 1 стволовая клетка на 100 тысяч, а в 50 лет — на 500 тысяч.
МИКРООКРУЖЕНИЕ СТВОЛОВОЙ КЛЕТКИ
Термин «ниша стволовой клетки» в 1978 году предложил Р. Скофилд. Так он назвал микроокружение стволовой клетки. Ниша — это связующее звено контроля и регуляции между клеткой и организмом. Ее функции:
- обеспечение стволовой клетки факторами, необходимыми для ее жизнедеятельности;
- взаимный контроль и обмен информацией между клетками, координация их действий;
- координация между различными популяциями клеток, регулирование их ориентации и местоположения.
ОДИН В ПОЛЕ НЕ ВОИН
Несмотря на амбиции, стволовые клетки не справятся с возлагаемыми на них задачами в одиночку. Как в человеческом обществе существует множество профессий, клетки внутри нас тоже трудятся во благо организма.
Костный мозг — кроветворный орган, расположенный в губчатых и трубчатых костях. Его населяют различные виды клеток. Если посмотреть на срез костного мозга в микроскоп, в нем можно увидеть участки кости, в которых представлены клетки костной ткани. Также обнаруживаются наполненные кровью синусоиды. Рядом с сосудами расположены нервные волокна. Здесь же находятся крупные жировые клетки, количество которых увеличивается с возрастом. Но так как главной функцией костного мозга является производство крови, его основную массу составляют клетки крови на разных стадиях трансформации. Среди них можно выделить гемопоэтические стволовые клетки (ГСК). Это примитивные клетки, дающие начало всем клеткам крови, они способны поддерживать постоянное количество на протяжении всей жизни организма.
Уникальным свойством всех стволовых клеток является способность к самообновлению. Так называют симметричное деление с образованием идентичных копий материнской клетки. Так, гемопоэтическая стволовая клетка может практически бесконечно штамповать собственные копии и не погибать. Часть стволовых клеток находится в состоянии покоя: они неактивны и не участвуют в клеточном цикле. Но проснувшись, такая стволовая клетка делает важный выбор.
Если клетка решила превратиться в специализированную клетку, она приступает к асимметричному делению. В результате образуется «выбравший свой путь» предшественник.
Каким же образом стволовая клетка решает, оставаться ей незрелой или повзрослеть? И как она выбирает будущую профессию? Важную роль в выборе играет окружение стволовой клетки. В первую очередь, это различные виды клеток, формирующие нишу. Например, одни «соседи» держат клетку в состоянии покоя, в то время как другие стимулируют ее на трансформацию.
Вместе с окружающими клетками на ГСК воздействуют растворимые вещества — цитокины и ростовые факторы. Часть из них вырабатывается клетками ниши, другие синтезируются в других органах, например в почках и паращитовидной железе. Некоторые вещества продляют состояние покоя клетки, способствуя ее самообновлению. Другие заставляют задуматься о выборе будущей профессии. Также в регуляции участвует нервная система, передавая сигналы о ситуации в организме.
Выбор профессии — непростой процесс, и огромную роль в нем играют личные предпочтения и склонности. У стволовой клетки богатый и сложный внутренний мир, который представлен транскрипционными факторами. Именно их взаимодействия приводят в конечном итоге к принятию решения.
Источник