Лечение стволовыми клетками уже твердо вошло в практическое здравоохранение. Этот метод во многих случаях является единственным методом лечения, позволяющим продлить жизнь больного пациента. Будущее медицины сегодня во многом связывают с развитием клеточных технологий. Толчком к их развитию послужили данные о существовании стволовых клеток, способных в зависимости от микроокружения превращаться в клетки разных органов и тканей.
Термин "стволовая клетка" был введен в биологию Александром Максимовым в 1908 г. на съезде гематологического общества в Берлине. Однако родоначальником клеточной терапии общепринято считать русского врача-эмигранта С. Воронцова, который в 20-30-е годы в Париже пытался пересаживать фетальные ткани в случаях преждевременного старения. Несмотря на это, статус большой науки эта область клеточной биологии получила в последнее десятилетие ХХ века. Только в 1981 г. американскому ученому Мартину Эвансу впервые удалось выделить недифференцированные плюрипотентные линии стволовых клеток из эмбриобласта (внутренней клеточной массы) бластоцисты мыши.
В 1998 г. Д. Томпсон и Д. Герхарт изолировали бессмертную линию эмбриональных стволовых клеток, а в 1999 г. журнал Science признал открытие эмбриональных стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы "Геном человека".
Что такое стволовые клетки?
Стволовые клетки- это недифференцированные клетки, способные к пролиферации (делению), самоподдержанию и продукции большого числа дифференцированного, функционального потомства для регенерации тканей после повреждения.
Самое главное свойство стволовой клетки состоит в том, что генетическая информация, заключенная в её ядре, находится в "нулевой точке" отсчета. Дело в том, что все неполовые клетки живых организмов (соматические клетки) дифференцированы, то есть выполняют какие-либо специализированные функции: клетки костной ткани формируют скелет, кровяные - отвечают за иммунитет и разносят кислород, нервные - проводят электрический импульс. А стволовая клетка еще не "включила" механизмы, определяющие её специализацию. В "нулевой точке" её геном ещё не "запустил" ни одной программы и, что особенно важно, не начал выполнять программу размножения.
Что такое региональные (соматические) стволовые клетки?
Стволовые клетки не только играют важную роль в развитии плода, но и сохраняются в детском и взрослом организме. Правда, доля стволовых клеток в тканях взрослого организма, как правило, очень мала. Из-за этого возможности органов по регенерации сильно ограничены. Когда мы рождаемся, у нас в костном мозге на 10 тысяч стволовых кроветворных клеток приходится одна стромальная клетка. У подростков стромальных клеток уже в 10 раз меньше. К 50-ти годам на полмиллиона стволовых - одна стромальная клетка, а в 70 лет отбирать пробу костного мозга просто бессмысленно - там всего лишь одна стромальная клетка на миллион стволовых.
Стволовые клетки присутствуют в костном мозге и в меньших количествах в самой крови. В течение всей жизни организма они делятся, образуя различные типы клеток крови.
Небольшие количества стволовых клеток присутствуют в тканях многих органов (например, в базальном слое эпидермиса - стволовые клетки эпидермиса, в криптах кишечника - стволовые клетки кишечника). Такие стволовые клетки называются региональными (соматическими). При повреждении тканей соответствующего органа находящиеся в нем стволовые клетки мигрируют к зоне повреждения, делятся и дифференцируются, образуя в этом месте новую ткань.
Таким образом, в регенерации повреждений организма участвуют два вида стволовых клеток - специализированные тканевые и универсальные стромальные клетки костного мозга. Неспроста мудрая природа наряду с "локальным депо" (регионарными стволовыми клетками) создала и "центральный склад запчастей" (стромальные клетки костного мозга). Если регионарные стволовые клетки используются для восстановления поврежденных участков только в данном месте и для определенного вида ткани (костные - для костей, мышечные - для мышц и т.д.), то "запчасти центрального склада" - стромальные стволовые клетки костного мозга - универсальны. Они поступают с кровотоком в поврежденный орган или ткань и на месте под влиянием различных сигнальных веществ превращаются в нужные специализированные клетки, которые замещают погибшие.
Попадая в пораженное инфарктом сердце, они преобразуются в клетки сердечной мышцы - миоциты, в пораженный инсультом головной мозг - в нейроны и глиальные клетки, в печень - гепатоциты и т. д.
Регионарные стволовые клетки могут быть получены как из эмбрионов и плодов, так и из тканей взрослого организма (например, костный мозг, периферическая кровь, жировая ткань). Таким образом, в настоящее время по способу получения выделяют 2 группы стволовых клеток:
1)аллогенные стволовые клетки (полученные из донорского материала);
2)аутологичные, или собственные, стволовые клетки
Аллогенные стволовые клетки
Трансплантация фетальных клеток печени была впервые произведена в 1961 году, и к настоящему времени имеется достаточный мировой опыт их применения.
Когда оплодотворенная яйцеклетка начинает делиться, образуются первые тотипотентные стволовые клетки. Примерно через 4 дня они начинают дифференцироваться. Образуются плацента, экстраэмбриональные органы и собственно эмбрион. На этой стадии яйцеклетка называется бластоцистом - тотипотентных клеток уже нет. Плюрипотентные клетки образуют две популяции. Первая представляет собой массу клеток, расположенную внутри эмбриона и в дальнейшем образующую различные органы будущего организма, вторая популяция - будущие половые клетки - сначала размещается внутри желточного мешка, а позднее мигрирует в формирующиеся половые органы.
Позднее плюрипотентные клетки продолжают дифференцироваться, превращаясь в специализированные стволовые клетки - мультипотентные. Одни из них могут образовывать различные клетки крови, другие - нейроны и глиальные клетки нервной системы, третьи - различные клетки кожи и т.д. Однако применение фетального клеточного материала может быть небезопасным с точки зрения загрязнения различными инфекционными агентами (вирусное и микробное заражение). Известно также, что стволовые клетки, полученные из эмбрионов и плодов при приживлении в организме, зачастую начинают экспрессировать собственные антигены гистосовместимости 2 класса и впоследствии уничтожаются иммунной системой реципиента.
Аутологичные, или собственные, стволовые клетки
История изучения регионарных стволовых клеток началась ещё 40 лет назад. Основу науки о стромальных клетках заложили русские ученые А. Я. Фриденштейн и И.Л.Чертков. Они описали, что костный мозг состоит из двух видов стволовых клеток. Одна популяция, названная гемопоэтическими стволовыми клетками, формирует все типы клеток крови. Они могут также дифференцироваться в клетки головного мозга, печени, сосудов. Вторая популяция, названная стромальными (мезенхимальными) стволовыми клетками костного мозга, была описана несколькими годами позже. По сравнению с гемопоэтическими их в костном мозге совсем немного, и они представляют собой более сложные долгоживущие системы, которые обновляются достаточно редко. Как показали последние исследования, стромальные клетки, кроме того, что в небольшом количестве находятся в различных органах и тканях так же, как и предшественники клеток крови, постоянно циркулируют в кровотоке.
Эти клетки способны дифференцироваться в клетки хрящевой, костной, мышечной, жировой тканей, ткани печени и кожи. Причем способность к таким превращениям у них сохраняется и при выращивании колонии из одной единственной стромальной клетки.
В случае тяжелых повреждeний организму своих собственных стромальных клеток не хватает. Ему можно помочь, вводя стромальные клетки извне. То есть возможно вырастить большое количество стромальных клеток, а затем с помощью специальных сигнальных веществ направить их по нужному пути - для восстановления поврежденных тканей.
Стромальные стволовые клетки широко применяются для лечения ревматологических заболеваний, в кардиохирургии и ортопедии, в косметической хирургии, неврологии, кардиологии, диабетологии, реконструктивной хирургии, в регенеративной медицине и др.
В отличие от эмбриональных стромальные стволовые клетки - проверенный природой собственный восстановительный резерв организма. Риск иммунного отторжения собственных стромальных клеток отсутствует. Применение стромальных клеток безупречно и с морально-этической точки зрения.