Содержание статьи
Скрыть
Показать
Что такое стволовые клетки?
Откуда берутся стволовые клетки?
Для чего хотят использовать стволовые клетки?
Так в чем проблема?
А почему у эмбриона все идет гладко?
Но ведь у нас есть собственные запасы стволовых клеток!
Какими бывают стволовые клетки?
Где врачи берут стволовые клетки?
Как выполняется клеточная терапия?
Какие есть риски лечения стволовыми клетками?
Что мы умеем сегодня?
А как же омоложение стволовыми клетками?
Почему успехи настолько слабые?

Что такое стволовые клетки?

Это универсальные клетки организма, из которых образуются любые клетки любых органов и тканей. Это своего рода прототипы, обладающие возможностями по превращению во что угодно.

Превращение в функциональные клетки называется дифференцировкой, во время которой стволовая клетка приобретает специализацию. Примерно как из школьника через много лет учебы и практики получается хороший инженер, дизайнер или врач, так и из стволовой клетки получается клетка печени, желудка или головного мозга. Только намного быстрее, буквально за считанные дни или недели.

Откуда берутся стволовые клетки?

Изначально в утробе матери мы все состоим из стволовых клеток — аморфной массы, называемой бластоцистой. Постепенно из бластоцисты начинают развиваться зачатки органов, чтобы через 9 месяцев получился готовый человек.

На специализацию стволовых клеток влияют внешние и внутренние сигналы. Внешние — это химические вещества из окружающих тканей и физический контакт между клетками, а внутренние прописаны на геномном уровне в ДНК.
Подобная двойная защита не позволяет будущему человеку превратиться в условного медведя или утконоса.

Для чего хотят использовать стволовые клетки?

В идеале — для полного восстановления больных, поврежденных или утративших функциональность тканей. Поскольку стволовые клетки человека могут превращаться в (почти) любые клетки человеческого организма, возникла идея поместить их в проблемную область тела, где они размножатся и заменят утраченные ткани.

Это новая глава в истории трансплантологии, где можно будет использовать клетки вместо донорских органов и тканей. Доноров сложно найти, их число ограничено, а пересаженные ткани не всегда приживаются.

Стволовые же клетки помогут решить все указанные вопросы, осталось только научиться их грамотно использовать — этим как раз и занимается регенеративная медицина.

Так в чем проблема?

Проблема в том, что «скоро сказка сказывается, да не скоро дело делается». Чтобы терапия оказалась действительно успешной, врачи должны быть полностью уверены в том, что стволовые клетки не трансформируются, скажем, в раковые.

Кроме того, стволовые клетки могут вырасти частично или не вырасти совсем, превратиться нефункциональную ткань или вообще в другой орган. Наконец, они зачастую банально не приживаются или вызывают сильный иммунный ответ.

Как видите, проблем у регенеративной медицины хватает.

А почему у эмбриона все идет гладко?

Скорее всего, нюанс заключается в окружающих стимулах.

У зародыша организм активно требует построения органов и тканей, стимулируя стволовые клетки нужными гормонами, химическими веществами и другими сигналами. Поэтому развитие будущего ребенка идет как по нотам. 

У родившегося человека такой потребности нет, поэтому стволовые клетки не получают ожидаемых сигналов или получают ложные сообщения.

Если представить ситуацию образно, то в первом случае мотивированный человек попадает в круг таких же людей, где планомерно идет к своей цели. А во втором случае его никто не поддерживает, и человек начинает лежать на диване или заниматься другими делами.

Манипулируя условиями содержания стволовых клеток в лаборатории, ученые создают культуры, направленные на превращение в определенные органы и ткани. Однако добиться подобного эффекта у человека крайне сложно.

Но ведь у нас есть собственные запасы стволовых клеток!

Действительно, в костном мозге есть гемопоэтические стволовые клетки, которые превращаются в клетки крови. А в жировой ткани есть свои стволовые клетки, которые превращаются в адипоциты — клетки жировой ткани. Оба процесса идут без сбоев, но идеально повторить их мы пока не в силах. Какие-то наработки имеются, но до массового их применения в медицине пока далеко.

В основном врачи используют готовые стволовые клетки крови или жировой ткани для пересадки в места, где они почти гарантированно приживутся. Проще говоря, на практике мы используем заложенные природой возможности, а не создаем свои.

Какими бывают стволовые клетки?

Стволовые клетки делятся по уровню специализации: чем он выше, тем меньше вариантов для будущего развития. По аналогии с человеком, чем глубже он изучает определенный предмет или профессию, тем сложнее ему радикально сменить направление деятельности.

Уровни специализации стволовых клеток:

  • Тотипотентные — самые универсальные, способны превращаться в любые клетки будущего организма и его плаценты. Они образуют эмбрион человека, который через 9 месяцев станет новорожденным ребенком.
  • Плюрипотентные — чуть менее универсальные, появляются на 4 день развития зародыша. Из них все еще могут получиться любые органы и ткани, а вот плацента уже не может.
  • Мультипотентные — еще менее универсальные, становятся определенными клеточными линиями. Например, гемопоэтическая (кроветворная) стволовая клетка может развиться в несколько типов клеток крови, но не может — в клетки мышц или, скажем, почек.
  • Олигопотентные — могут дифференцироваться всего лишь в несколько типов клеток одного вида. Так, некоторые стволовые клетки крови могут стать лейкоцитами (защитными белыми клетками), но не эритроцитами (красными клетками, переносящими кислород).
  • Унипотентные — способны превращаться только в один тип клеток, например, в клетки кожи. Зато они сохраняют способность активно делиться, что делает их многообещающими кандидатами для лечения людей.

Где врачи берут стволовые клетки?

Самый простой вариант у эмбриона. Зародыш состоит из плюрипотентных стволовых клеток, которые превращаются в любые органы и ткани.

Для получения «лечебных» эмбрионов ученые не убивают будущих детей: подобные эмбрионы происходят из яйцеклеток, оплодотворенных путем экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), но не имплантированных в матку. В пробирках они развиваются от 3 до 5 дней — на этой стадии эмбрионы называются бластоцистами и состоят из 150 клеток.

С одной стороны, это потенциально будущие люди, состоящие всего из 150 клеток. С другой стороны, сперматозоиды также можно считать будущими людьми, состоящими из одной клетки. Однако никто не переживает за «выброшенные поколения» во время мастурбации или секса без оплодотворения. В общем, здесь есть ряд моральных вопросов, ответы на которые каждый находит сам.

Есть вариант посложнее — взять стволовые клетки у взрослого человека, например, из костного мозга или жировой ткани. По сравнению с эмбриональными, взрослые стволовые клетки уже не могут так просто превратиться в любой орган или ткань.

Самый трудоемкий вариант — взять стволовые клетки у взрослого человека и сделать их менее специализированными. Такие клетки называют индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками, или ИПСК. По сути, ученые заставляют ИСПК забыть «все, чему их учили в институте», и стать снова плюрипотентными — способными дать начало любому органу и ткани. Культивирование ИСПК очень перспективно для настоящей и будущей регенеративной медицины.

Наконец, еще один способ — взять стволовые клетки из амниотической жидкости или пуповинной крови. Процедура забора амниотической жидкости (амниоцентез) сопряжена с некоторыми рисками для матери и ребенка, поэтому назначается строго по показаниям. Есть также вариант с забором пуповинной крови при родах, и сегодня он используется на практике.

Как выполняется клеточная терапия?

В идеале клеточная терапия выглядит так: врачи берут стволовые клетки, растят их в лабораторных условиях для специализации, а затем вводят в проблемную область тела пациента. Новые клетки замещают собой утраченные, и человеку становится лучше.

На практике есть нюансы, связанные с получением стволовых клеток, внедрением в организм и приживаемостью в нем. 

К сожалению, стволовые клетки очень плохо приживаются: в коже, сердце, почках, печени или поджелудочной железе закрепляется менее 3% клеток. Таким образом, 97% биологического материала организм просто отправляет в утиль. Для решения этой проблемы необходимы дополнительные исследования.

Какие есть риски лечения стволовыми клетками?

В большинстве случаев клеточная терапия относительно безопасна. Однако стоит иметь в виду потенциальные осложнения и проблемы:

  • слабый эффект или его отсутствие;
  • отторжение пересаженных клеток;
  • приживление клеток в неправильном месте;
  • превращение клеток в нежелательные ткани;
  • усиление восприимчивости человека к болезням;
  • передача заболевания от донора клеток;
  • появление новообразований (доброкачественных или злокачественных);
  • непредсказуемые последствия (например, сердечная аритмия);

Наиболее безвредной считается трансплантация собственных стволовых клеток, хотя это относится только к клеткам, не подвергшимся значительным манипуляциям. Риски при пересадке ИПСК сравнимы с рисками донорской трансплантации.

Что мы умеем сегодня?

В современной практике закрепилась трансплантация стволовых клеток костного мозга — операция, которую вы чаще слышите под названием «пересадка костного мозга».

При трансплантации старые клетки пациента, поврежденные химиотерапией или разрушенные болезнью, заменяют новыми клетками. Пересадка костного мозга помогает бороться с некоторыми видами рака, включая раковые заболевания крови — лейкемию, лимфому, нейробластому и множественную миелому.

Стволовые клетки с переменным успехом используются для ускорения заживления различных травм кожи, включая ожоги. Однако принцип влияния стволовых клеток на регенерацию ожоговых повреждений полностью не изучен.

А как же омоложение стволовыми клетками?

В этом направлении есть ряд успешных работ по уменьшению морщин и улучшению состояния кожи. Однако радикальных улучшений после такого омоложения достичь не удалось — результаты в лучшем случае сопоставимы с грамотным косметическим уходом и профессиональными процедурами. При этом риски омоложения стволовыми клетками весьма значительны.

Мы бы не рекомендовали выполнять омолаживающую клеточную терапию, пока еще слишком мало хороших результатов и слишком много проблем и осложнений. Говоря простыми словами, технология слишком «сырая».

Стволовые клетки также пробуют использовать для улучшения состояния волос и лечения облысения. Пока результаты малоубедительные.

Почему успехи настолько слабые?

Основная причина в том, что мы до сих пор не разобрались в процессах, влияющих на дифференцировку стволовых клеток. Мы «с большего» представляем картину, но детали пока не изучили.

Лечение стволовыми клетками должно быть предсказуемым и безопасным при любых условиях и у любых пациентов. Этого сложно достичь без глубокого понимания дифференцировки стволовых клеток.

Следует не просто добиться единичного успеха или провести серию удачных операций — важно получать ожидаемый результат на протяжении многих лет и десятилетий. С этим у терапии стволовыми клетками есть проблемы, и ученые постоянно работают над их решением.

Нужна консультация врача-терапевта?