А что такое стволовые клетки, их разновидности, отличительные особенности и функции. Стволовые клетки и их применение

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.

Стволовые клетки – это первые незрелые клетки, способные к размножению, самообновлению, дифференциации и трансформации в различные другие типы клеток. Именно они становятся теми «базовыми ячейками» и «строительным материалом», из которых развиваются наши органы, иммунная система и кровь. Содержащие в себе генетическую информацию и схему развития организма, стволовые клетки обеспечивают его рост и восстановление на протяжении всей нашей жизни: они становятся клетками , крови, мышц, костей, сердца, мозга и всех тех тканей, из которых состоят наши органы и тело.

При получении сигнала о поражении тканей стволовые клетки направляются в очаг, и именно в этой зоне трансформируются в те клетки, которые нужны для восполнения полученных утрат. Такая стимуляция нашего организма приводит к началу активной регенерации тканей и органов. Например, у человека произошел , и в стадии реабилитации наблюдается постепенное восстановление утраченных функций. Причиной таких процессов являются именно стволовые клетки, которые постепенно достигают пораженных тканей, трансформируются в клетки, окружающие поврежденные ткани, и восстанавливают их.

Намного больше стволовых клеток присутствует в организме у детей и молодых людей, а с годами их становится значительно меньше, и их запасы не восстанавливаются. У эмбриона на 10 тыс. клеток приходится 1 стволовая, а у человека 60-70 лет из 8 млн. обычных клеток только одна является стволовой. Именно поэтому с годами процесс регенерации после перенесенных болезней или травм происходит сложнее и с большим количеством осложнений.

Впервые термин «стволовые клетки» появился в 1908 году, и ввел его петербуржский врач-гематолог А. Максимов. Его последователем стал гематолог С. Воронцов, работавший над этими же научными исследованиями в Париже, а в 60-70-е годы внушительный вклад в исследования был внесен И. Чертковым и А. Фриденштейном. Использовать стволовые клетки для лечения тяжелых заболеваний, поддававшихся лечению только при помощи костного мозга, стали только в 80-е годы.

Впервые стволовые клетки, полученные из крови, собранной из пуповины, были применены для лечения в 1988 году во Франции и США. Больному анемией ребенку Фанкони были трансплантированы стволовые клетки, выделенные из пуповинной крови его сестры. После этого банки для сохранения пуповинной крови начали создаваться в Европе, США и России.

Исследования о генетических модификациях стволовых клеток и методах их наращивания проводятся во всем мире. В будущем они могут стать единственным способом избавления от таких тяжелых и опасных заболеваний, которые невозможно вылечить при помощи медикаментов или хирургических вмешательств. Сегодня развитие медицины позволяет вводить стволовые клетки в организм и направлять их в необходимом при том или ином клиническом случае направлении. Именно поэтому многие люди стали задумываться о необходимости их сохранения в специализированных банках. Ведь такая возможность максимизирует их способность воспользоваться открывающимися в перспективе достижениями медицины.

В этой статье мы ознакомим вас с источниками и видами стволовых клеток, достоинствами и недостатками их применения, списком заболеваний, при которых они используются для лечения, мифами об использовании клеточных технологий для лечения в нашей и других странах. Эта информация будет полезна для вас и убережет от последствий, которые несут услуги аферистов, предлагающих введение стволовых клеток.

Источники получения и виды стволовых клеток

Основными источниками получения стволовых клеток являются:

костный мозг;
ткани эмбриона;
пуповинная кровь;
плацента.

В печени, мышцах, головном мозге, коже, кишечнике и красном костном мозге взрослого человека присутствуют пролиферирующие тканеспецифические клетки. В последние годы в тканях взрослого организма удалось выявить и такие клеточные элементы, которые могут мигрировать в другие ткани in vivo и дифференцироваться не только в тканеспецифическом направлении, но и в клетки другого тканевого типа. Такой процесс получил название «пластичность». Вероятность, что в будущем он даст возможность изменить концепцию генной и клеточной терапии.

На сегодняшний день ученые смогли получить такие типы стволовых клеток:

гемопоэтические;
мезенхимные;
нервные;
мышечные;
кожные;
клетки кишечника;
кардиомиоциты;
эндотелиальные.

Мультипонетные стволовые клетки взрослого организма

ГСК – гемопоэтические клетки

Одним из источников стволовых клеток является красный костный мозг. Стромальные клетки получаются из него во время пункции. Затем их мобилизируют в условиях специальной лаборатории, наращивают и трансплантируют в организм. Даже из одной такой клетки возможно производство колоний стромальных клеток. Поступая в организм, они под воздействием особых сигнальных веществ направляются к месту поражения и, «забывая» о своем костномозговом происхождении, под воздействием определенных факторов трансформируются в необходимые ткани (нервные, кардиомиоциты).

Исследования показывают, что уже через 14 дней после введения в культуру стромальных клеток особого сигнального вещества они трансформируются в нервные клетки. А 90% стромальных клеток, введенных в зону , дифференцируются в каридиомиоциты. Однако стволовые клетки, полученные от взрослого человека, обладают меньшей функциональной активностью, т. е. возможность их «волшебного перерождения» уже ограничена. Помимо этого, такие клетки могут вводиться только тому человеку, из костного мозга которого они были забраны, и не могут быть донорским материалом.

Стволовые клетки из крови, пуповинной крови и плаценты

Некоторое количество стволовых клеток находится в периферической крови и других тканях и органах. Большое их количество может получаться именно из крови, забранной из пупочной вены у новорожденного непосредственно после рождения. После сбора биоматериал с стволовыми клетками из пуповинной крови помещается в специализированный криобанк и может использоваться для восстановления практически любого органа или ткани.

В США была разработана методика получения стволовых клеток и из тканей плаценты: там их содержится в 10 раз больше, чем в пуповинной крови. Такие клетки способны трансформироваться в клетки крови, мышц, кожи и нейроны, но создание биобанков для их хранения требует больших финансовых затрат и поэтому в России и других странах СНГ таких криобанков практически нет.

Именно пуповинная кровь в виде источника стволовых клеток имеет ряд весомых преимуществ перед другими их источниками. Преимущества таких гемопоэтических клеток заключаются в следующем:

полностью инфекционно безопасны;
могут использоваться в любой момент;
безболезненный и легкий способ забора биоматериала (в отличие от костного мозга и крови из периферических вен);
идеально совместимы при необходимости их трансплантации близким родственникам (сестрам, братьям, матери);
могут использоваться для лечения других людей при условии их совместимости по антигенам;
использование не вызывает этических проблем, которые связаны со способом забора материала и его утилизации (в отличие от эмбриональных стволовых клеток).

После забора кровь в пробирках помещают в жидкий азот и сохраняют в специальных криокамерах при температуре -196 °C в условиях приспособленных для этого банков пуповинной крови. Впервые такой биобанк был создан в 1992 году, а сегодня в мире существует более таких 400 банков. Большинство из них являются частными и предоставляют услуги по сохранению полученного при рождении ребенка биоматериала и изъятию биодепозита для лечения членов семьи. Как правило, частные биобанки пуповинной крови заключают договор с клиентами на 15-17 лет, и на протяжении этого времени биоматериал полностью сохраняет свою активность. После достижения совершеннолетия депозит становится собственностью ребенка, чья пуповинная кровь была сохранена.

Другой тип таких биобанков – государственные. В них сохраняются образцы биоматериалов, которые были предоставлены родителями после рождения ребенка безвозмездно. Воспользоваться такими биодепозитами для лечения может любой человек, которому по иммунологическим показателям подходит пуповинная кровь. Цена такой донорской крови составляет около 20 тыс. долларов, и примерно такая же сумма понадобится семье больного для проведения поиска и анализов на совместимость стволовых клеток.

Государственные банки пуповинной крови функционируют на территории таких стран как США, Россия, Канада, Южная Корея, Испания, Германия, Япония, Хорватия и др. Для обмена информацией и тесного сотрудничества в 1988 году была создана крупная система NetCord, которая объединяет некоммерческие общественные банки крови, находящиеся на территории таких стран как Израиль, США, Япония, Австралия и страны Европы. Вторым крупным регистром доноров костного мозга и пуповинной крови стала КМ.

На территории РФ функционируют такие криобанки:

«Банк стволовых клеток ДЗМ», прикрепленный в 2013 году к «Станции переливания крови Департамента здравоохранения города Москвы»;
Банк стволовых клеток «КриоЦентр» (г. Москва);
ООО Криомедика (г. Москва);
Гемабанк (г. Москва и г. Санкт-Петербург);
Банк Стволовых Клеток Флора-Мед (г. Москва);
ООО Транс-Технологии (г. Санкт-Петербург);
Казанский Банк Стволовых Клеток;
Поволжский Банк Гемопоэтических Клеток (г. Самара).

В Украине функционируют такие криобанки:

частный Семейный банк пуповинной крови ГЕМАФОНД (г. Киев);
«Первый криобанк стволовых клеток пуповинной крови» на базе Института клеточной терапии (г. Киев);
криобанк на базе Международного центра биотехнологий «Биостэм» (г. Киев).

МСК – мезенхимные клетки

Такой вид стволовых клеток получается из стромы костного мозга и был выявлен в пуповинной крови и образцах костной и жировой ткани, оставшихся после пластических операций. Сейчас ведется множество разработок по выделению МСК в достаточных количествах из пуповинной крови или костного мозга. В дальнейшем такой вид стволовых клеток может стать одним из ведущих элементов клеточной терапии, т. к. МСК возможно получать от самого больного и они способны быстро делиться и дифференцироваться в мышечные, хрящевые, костные, жировые, нервные и другие ткани организма.

После забора материала клетки могут культивироваться и размножаться на специальных питательных средах, а из небольшого образца биоптата костного мозга можно вырастить необходимое для трансплантации количество МСК. При необходимости они могут подвергаться криоконсервированию, и после размораживания сохраняют не только все свои качества, но и возраст взятого биоматериала. Кроме этого, МСК после трансплантации способны направляться в зоны гибели клеток и не вызывают онкологических осложнений.

Единственным недостатком такого способа получения стволовых клеток является необходимость жесткого инфекционного контроля материала при его культивировании.

НСК – стволовые клетки нервной ткани

НСК располагаются в специфических областях головного мозга сформировавшегося или еще созревающего организма. В ходе многочисленных исследований стволовые клетки нервной ткани были выявлены в печени, сердце, легких, кишечнике и тканях центральной нервной системы.

Несмотря на высокие дифференциальные способности НСК и возможность их культивирования в условиях in vivo, практическое использование такого типа клеточной терапии весьма сложная задача, т. к. для их выделения требуется полное разрушение головного мозга, и этот факт делает невозможным применение НСК как аутологичного материала.

Для преодоления этих преград проводятся исследования по использованию чужеродного материала, который получается из тканей реципиента. Такие эксперименты на животных и людях уже были проведены при лечении .

Стволовые клетки кожи

Стволовые клетки кожи могут выделяться как из кожных покровов эмбриона, так и с кожи взрослого человека. Разработки ученых по использованию такого материала уже применяются в клиниках для лечения ожогов.

Стволовые клетки миокарда

Впервые стволовые клетки, которые способны трансформироваться в кардиомиоциты и эндотелий, были выделены из тканей сердечной мышцы новорожденных крыс в 90-х годах. При введении в организм они способны полностью восстанавливать поврежденные ткани миокарда, но их получение от человека остается в данное время невозможным из-за необходимости полного разрушения сердечной мышцы.

Для лечения инфаркта миокарда и его осложнений применяются методики клеточной терапии по введению ГСК. После трансплантации они с током крови попадают к пораженному участку миокарда и начинают заменять отмершие ткани на здоровые. В результате сердечная мышца полностью восстанавливается, способна сокращаться и регулировать сердечный ритм, и на ней не остается рубцовых изменений.

Стволовые клетки скелетных мышц

Скелетные клетки выделяют из поперечнополосатых мышц, и они способны к перерождению в мышечные, жировые, хрящевые и нервные ткани. Рядом исследователей были выявлены факты о том, что такой вид стволовых клеток является отдельной популяцией МСК и в дальнейшем может получаться из биоптата костного мозга или образцов пуповинной крови.

Эмбриональные стволовые клетки

Стволовые клетки из абортивного материала

Для получения фетальных клеток используется биоматериал, полученный при прерывании беременности на 9-12 неделе. Такой источник получения сегодня практикуется наиболее часто.

Использование такого вида стволовых клеток сопряжено с рядом этических, технических и юридических сложностей:

невозможность использования аутологичного материала;
присутствие риска отторжения трансплантатов;
присутствие риска заражения , вирусным гепатитом, цитомегаловирусной и другими инфекциями при использовании некачественно проверенного материала;

ЭСК – эмбриональные стволовые клетки

Эмбриональные стволовые клетки получают из внутреннего материала эмбриона (на 4-7 день его развития). Именно из них в дальнейшем может формироваться весь организм. Трансплантация ЭСК обладает рядом преимуществ и недостатков.

Преимущества ЭСК:

способность трансформироваться в несколько типов клеток (нейроны, мышечные, кожные клетки, красные кровяные тельца, кардиомиоциты, клетки и др.);
редкие случаи отторжения трансплантатов.

Недостатки ЭСК:

риск формирования доброкачественных опухолей;
этические трения и юридические аспекты.

Пока использование эмбриональных клеток запрещено Министерством здравоохранения и социального развития РФ. Оппоненты такого метода получения стволовых клеток полагают, что их использование неэтично, т. к. является своего рода посягательством на жизнь еще не рожденного человека и может подтолкнуть женщин к желанию прерывать беременность с целью материального обогащения. Этот факт мотивировал ученых попытаться получить ЭСК из 3-х недельного эмбриона овцы. По мнению исследователей из клиники «Medileen» они способны дифференцироваться в клетки многих, но не всех типов. В процессе исследований свежевыделенные клетки трансплантировались больным с печеночной недостаточностью. 81% таких эмбриональных клеток трансформировался в гепатоциты и активно функционировали на протяжении года, устойчиво продуцируя альбумин.

Такие эмбриональные клетки получаются от «чистой линии» животных, т. е. выращенных в лабораторных условиях и прошедших контроль на наличие вирусных, инфекционных и наследственных болезней. Они не вызывают иммунных отторжений и их качество повышается путем введения в них «сигнальных агентов», обеспечивающих их связь только с определенными пораженными тканями. Исследования ученых из «Medileen» опровергает мнение некоторых российских ученых, утверждающих, что приживление эмбриональных клеток, полученных от животных, у человека невозможно и открывает перед клеточной терапией еще одно перспективное направление в лечении различных дегенеративных заболеваний.

Применение стволовых клеток

Медицина

Впервые стволовые клетки применили для лечения анемии Фанкони у шестилетнего мальчика в 1988 году во Франции. Трансплантация была Э. Глюкманом проведена в клинике Святого Людвига (г. Париж). С таким диагнозом человек редко доживает до 30-ти летнего возраста. Сегодня у этого пациента наблюдается полное иммунологическое и гематологическое восстановление, он женат и воспитывает собственного ребенка.

Позднее методики клеточной терапии стали применяться для лечения инфарктов миокарда, злокачественных опухолей, инсультов, травм и ожогов. Сегодня спектр применения клеточной терапии стал намного шире, и в мире проведено десятки тысяч успешных трансплантаций стволовых клеток взрослым и детям.

Введение стволовых культур проводится для лечения инсультов, травм головного и повреждений спинного мозга. После их поступления в пораженные ткани у больных восстанавливаются нервные клетки и капиллярная сеть в пораженном участке мозга.

Благодаря достижениям клеточной терапии стало возможным исцеление детей со злокачественными заболеваниями крови. Трансплантация костного мозга проводится во многих гематологических клиниках, а трансплантации ГСК практикуется в крупных гематологических центрах.

В последние несколько лет в ортопедии применяются мезинхимальные стволовые клетки. С их помощью становится возможным восстановление костных дефектов после сложных переломов и суставных хрящей. Прямое введение МСК в последние 2-3 года стало применяться для восстановления сердечной мышцы после инфаркта миокарда.

Гемопоэтические стволовые клетки применяются для лечения таких тяжело поддающихся терапии заболеваний как болезнь Паркинсона, красная волчанка, аутоиммунные артриты, болезнь Крона и . В перспективе клеточная терапия может стать единственным шансом на жизнь для тех 75% пациентов, которые нуждаются в пересадке внутренних органов, но погибают в его ожидании.

Перечень заболеваний, для лечения которых применяются стволовые клетки:

анемия Фанкони;
идиопатическая ;
адренолейкодистрофия;
коллагенозы;
талассемия;
болезнь Гюнтера;
синдром Костмана;
синдром Бара;
резистентный ювенильный артрит;
амегакариоцитозная тромбоцитопения;
иммунодефицитные состояния;
синдром Леш-Нихана;
синдром Харлера;
миелодиспластический синдром;
нейробластома;
неходжкинская лимфома.

Косметология

Стволовые клетки могут применяться для решения таких косметических проблем как рубцы, облысение, кожная пигментация, морщины и последствия применения агрессивных химических веществ или лазера. Стволовые клетки вводятся при помощи мезотерапии, и благодаря использованию таких методик у пациентов исчезают морщины, улучшается тонус и внешний вид кожи, исчезают пятна после акне и пигментации, восстанавливается рост волос и ногтей.

Такая эффективность клеточной терапии, к сожалению, породила появление множества поддельных . Именно поэтому следует проявлять бдительность и покупать средства только в косметологических клиниках и салонах с хорошей репутацией.

Стоимость лечения

Стоимость лечения стволовыми клетками достаточно высока. Например, в России она колеблется от 240 тыс. до 350 тыс. рублей. Такая высокая цена оправдывается достаточно сложными и высокотехнологичными процессами по выращиванию биоматериала.

За эту цену человеку вводится 100 млн. клеток на один курс. Стоимость самой процедуры введения оплачивается отдельно.

Процедуры по мезотерапии стволовыми клетками более доступны. Для получения выраженного эффекта омоложения кожи необходимо проведение 5-10 сеансов, а стоимость каждого из них составляет 15-30 тыс. рублей.

Мифы и факты о клеточной терапии в странах бывшего СССР

Назойливая реклама клеточной терапии, заполонившая СМИ и интернет, сулит исцеление от всех болезней. Но многие клиники используют ее исключительно в целях легкого обогащения. Такие недобросовестные частные учреждения используют некачественные (уже отмершие) или непроверенные трансплантаты. В результате пациенты попросту лишаются своих денег, не получая долгожданного лечебного эффекта, а в худших случаях такая «псевдоклеточная терапия» приводит к инфицированию, обострениям заболеваний или развитию раковых опухолей.

Стволовые клетки являются необычным лекарственным средством, и использовать такие клеточные технологии могут только специалисты мирового уровня, работающие в специализированных центрах. Методики имеют четкие показания и противопоказания. В ряде случаев их введение может быть противопоказанным или обладать побочными эффектами, которые бывает сложно предугадать.

Частными криобанками порой проводится агрессивный маркетинг, который вводит в заблуждение людей, страдающих такими тяжелыми заболеваниями как сахарный диабет, болезни Альцгеймера, Паркинсона и др. На самом деле лечение этих тяжелых недугов пока проводится только на экспериментальном уровне, и такие методики проходят стадии исследований и доработок.

На территории России применение клеточных технологий (кроме пересадки костного мозга) запрещено законом (ОБНОВЛЕНИЕ: разрешено в начале 2017 года

Стволовыми клетками называют клетки-предшественники, из которых образуются при необходимости все другие типы клеток, составляющие различные органы и ткани человека. Термин "стволовая клетка" впервые ввел в 1908 году русский гематолог из Санкт-Петербурга А. Максимов. Значительный объем исследований стволовых клеток проведен биологами А. Фриденштейном и И. Чертковым в России, в 60-х годах прошлого века. Именно они открыли мезенхимальные стволовые клетки (МСК) в костном мозге, обладающие уникальной регенерационной способностью. Отличие эмбриональных и мезенхимальных стволовых клеток заключается в том, что первые могут быть получены на ранней стадии развития эмбриона человека (из внутренней массы бластоцисты - оплодотворенной яйцеклетки - или из зачатков половых органов на самых ранних этапах развития, буквально в первые дни), а вторые встречаются в течение всей жизни человека во всех его органах и тканях. Эмбриональные СК значительно активнее мезенхимальных, обладают более высокой способностью размножения, большим потенциалом дифференцировки. Помимо мезенхимальных СК выделяют еще гемопоэтические клетки - предшественники клеток крови. Они встречаются в кровеносном русле в отличие от мезенхимальных, которые в крови циркулируют только при серьезных повреждениях организма.

Стволовые клетки способны восстанавливать кроветворение у облученных животных (радиозащитное действие), длительно поддерживать кроветворение и образовывать колониеобразующие единицы селезенки (двенадцатидневные селезеночные колонии), дающие начало гранулоцитарным, моноцитарным, эритроидным, мегакариоцитарным и лимфоидным колониям. Все клетки гемопоэтического происхождения образуются из примитивных стволовая кроветворная клеток (пСКК), локализованных в костном мозге и дающих начало клеткам четырех основных направлений дифференцировки:

эритроидного (эритроциты),

мегакариоцитарного (тромбоциты),

миелоидного (гранулоциты и моноядерные фагоциты)

лимфоидного (лимфоциты).

Дивергенция общего стволового элемента происходит на самом раннем этапе костномозговой дифференцировки.

Антигенпрезентирующие клетки в основном, но не исключительно, развиваются из миелоидных клеток-предшественников.

Клетки миелоидного и лимфоидного ряда наиболее важны для функционирования иммунной системы.

Лимфопоэтическая своловая клетка определяет две самостоятельные линии развития, приводящие к образованию Т-клеток и В-клеток.

Первая образующаяся из ГСК клетка-предшественник представляет собой колониеобразующуюся единицу (КОЕ) , которая определяет линии развития, приводящие к образованию гранулоцитов, эритроцитов, моноцитов и мегакариоцитов. Созревание этих клеток происходит под влиянием колониестимулирующих факторов (КСФ) и ряда интерлейкинов, в том числе ИЛ-1, ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-5 и ИЛ-6. Все они играют важную роль в положительной регуляции (стимуляции) гемопоэза и продуцируются, главным образом, стромальными клетками костного мозга, но также и зрелыми формами дифференцированных миелоидных и лимфоидных клеток. Другие цитокины (например, ТРФ-бета) могут осуществлять понижающую регуляцию (подавление) гемопоэза).

У всех клеток как лимфоидного, так и миелоидного ряда время жизни ограничено, и все они непрерывно образуются.

У млекопитающих в период внутриутробного развития ГСК присутствуют в желточном мешке, печени, селезенке и костном мозге. Во взрослом организме гемопоэтические стволовые клетки находятся в основном в костном мозге, где они в норме довольно редко делятся, производя новые стволовые клетки (самообновление). Животное можно спасти от последствий облучения в летальных дозах введением клеток костного мозга, которые заселяют его лимфоидную и миелоидную ткани.

Плюрипотентные стволовые клетки дают начало коммитированным клеткам-предшественницам, которые уже необратимо определились как предки кровяных клеток одного или нескольких типов. Полагают, что коммитированные клетки делятся быстро, но ограниченное число раз, при этом делятся они под воздействием факторов микроокружения: соседних клеток и растворимых или мембраносвязанных цитокинов. В конце такой серии делений клетки эти становятся терминально дифференцированными, обычно больше не делятся и погибают через несколько дней или недель. Плюрипотентные стволовые клетки малочисленны, их трудно распознавать, и все еще неясно, как они выбирают свой путь среди разных вариантов развития. Программирование клеточных делений и выведение клеток на определенный путь дифференцировки (коммитирование), видимо, включают в себя и случайные события. Стволовая клетка плюрипотентна, т.к. дает начало многим видам терминально дифференцированных клеток. Что касается клеток крови, то эксперименты показывают, что все классы клеток крови - и миелоидных и лимфоидных - происходят от общей гемопоэтической стволовой клетки.

Гемопоэтическая стволовая клетка развивается следующим образом. У эмбриона гемопоэз начинается в желточном мешке, но по мере развития эта функция переходит к печени плода и, наконец, к костному мозгу, где и продолжается в течение всей жизни. Гемопоэтическая стволовая клетка, дающая начало всем элементам крови, плюрипотентна и заселяет другие гемо - и лимфопоэтические органы и самовоспроизводится, превращаясь в новые стволовые клетки. Животное можно спасти от последствий облучения в летальных дозах введением клеток костного мозга, которые заселяют его лимфоидную и миелоидную ткани.

Во взрослом организме гемопоэтические стволовые клетки находятся главным образом в костном мозге, где они в норме довольно редко делятся, производя новые стволовые клетки (самообновление).

Клетку-предшественницу, дающую в культуре клеток начало колонии эритроцитов, называют колониеобразующей единицей эритроидного ряда, или КОЕ-Э, и она дает начало зрелым эритроцитам после шести или даже меньшего числа циклов деления. КОЕ-Э еще не содержит гемоглобин.

Гемопоэзом (haemopoesis) называют развитие крови. Различают эмбриональный гемопоэз, который происходит в эмбриональный период

и приводит к развитию крови как ткани, и постэмбриональный гемопоэз, который представляет собой процесс физиологической регенерации крови. Развитие эритроцитов называют эритропоэзом, развитие гранулоцитов - гранулоцитопоэзом, тромбоцитов - тромбоцитопоэзом, развитие моноцитов - моноцитопоэзом, развитие лимфоцитов и иммуноцитов - лимфоцито - и иммуноцитопоэзом.

Эмбриональный гемопоэз.

В развитии крови как ткани в эмбриональный период можно выделить 3 основных этапа, последовательно сменяющих друг друга:

1) мезобластический, когда начинается развитие клеток крови во внезародышевых органах - мезенхиме стенки желточного мешка, хориона и стебля (с 3-й по 9-ю неделю развития зародыша человека) и появляется первая генерация стволовых клеток крови (СКК);

2) печеночный, который начинается в печени с 5-6-й недели развития плода, когда печень становится основным органом гемопоэза, в ней образуется вторая генерация СКК.

Кроветворение в печени достигает максимума через 5 месяцев и завершается перед рождением. СКК печени заселяют тимус (здесь, начиная с 7-8-й недели, развиваются Т-лимфоциты), селезенку (гемопоэз начинается с 12-й недели) и лимфатические узлы (гемопоэз отмечается с 10-й недели);

3) медуллярный (костномозговой) - появление третьей генерации СКК в костном мозге, где гемопоэз начинается с 10-й недели и постепенно нарастает к рождению, а после рождения костный мозг становится центральным органом гемопоэза.

Кроветворение в стенке желточного мешка. У человека оно начинается в конце 2-й - начале 3-й недели эмбрионального развития. В мезенхиме стенки желточного мешка обособляются зачатки сосудистой крови, или кровяные островки. В них мезенхимные клетки округляются, теряют отростки и преобразуются в стволовые клетки крови. Клетки, ограничивающие кровяные островки, уплощаются, соединяются между собой и образуют эндотелиальную выстилку будущего сосуда. Часть СКК дифференцируется в первичные клетки крови (бласты), крупные клетки с базофильной цитоплазмой и ядром, в котором хорошо заметны крупные ядрышки. Большинство первичных кровяных клеток митотически делится и превращается в первичные эритробласты, характеризующиеся крупным размером (мегалобласты). Это превращение совершается в связи с накоплением эмбрионального гемоглобина в цитоплазме бластов, при этом сначала образуются полихроматофильные эритробласты, а затем оксифилъные эритробласты с большим содержанием гемоглобина. В некоторых первичных эритробластах ядро подвергается кариорексису и удаляется из клеток, в других ядро сохраняется. В результате образуются безъядерные и ядросодержащие первичные эритроциты, отличающиеся большим размером по сравнению с нормоцитами и поэтому получившие название мегалоцитов. Такой тип кроветворения называется мегалобластическим. Он характерен для эмбрионального периода, но может появляться в постнатальном периоде при некоторых заболеваниях (злокачественное малокровие). Наряду с мегалобластическим в стенке желточного мешка начинается нормобластическое кроветворение, при котором из бластов образуются вторичные эритробласты; сначала они превращаются в полихроматофильные эритробласты, далее в нормобласты, из которых образуются вторичные эритроциты (нормоциты); размеры последних соответствуют эритроцитам (нормоцитам) взрослого человека. Развитие эритроцитов в стенке желточного мешка происходит внутри первичных кровеносных сосудов, т.е. интраваскулярно. Одновременно экстраваскулярно из бластов, расположенных вокруг сосудистых стенок, дифференцируется небольшое количество гранулоцитов - нейтрофилов и эозинофилов. Часть СКК остается в недифференцированном состоянии и разносится током крови по различным органам зародыша, где происходит их дальнейшая дифференцировка в клетки крови или соединительной ткани. После редукции желточного мешка основным кроветворным органом временно становится печень.

Кроветворение в печени. Печень закладывается примерно на 3-4-й неделе эмбриональной жизни, а с 5-й недели она становится центром кроветворения. Кроветворение в печени происходит экстраваскулярно, по ходу капилляров, врастающих вместе с мезенхимой внутрь печеночных долек. Источником кроветворения в печени являются стволовые клетки крови, из которых образуются бласты, дифференцирующиеся во вторичные эритроциты. Процесс их образования повторяет описанные выше этапы образования вторичных эритроцитов. Одновременно с развитием эритроцитов в печени образуются зернистые лейкоциты, главным образом нейтрофильные и эозинофильные. В цитоплазме бласта, становящейся более светлой и менее базофильной, появляется специфическая зернистость, после чего ядро приобретает неправильную форму. Кроме гранулоцитов, в печени формируются гигантские клетки - мегакариоциты. К концу внутриутробного периода кроветворение в печени прекращается.

Кроветворение в тимусе . Тимус закладывается в конце 1-го месяца внутриутробного развития, и на 1-8-й неделе его эпителий начинает заселяться стволовыми клетками крови, которые дифференцируются в лимфоциты тимуса. Увеличивающееся число лимфоцитов тимуса дает начало Т-лимфоцитам, заселяющим Т-зоны периферических органов иммунопоэза.

Кроветворение в селезенке. Закладка селезенки происходит в конце 1-го месяца эмбриогенеза. Из вселяющихся сюда стволовых клеток происходит экстраваскулярное образование всех видов форменных элементов крови, т.е. селезенка в эмбриональном периоде представляет собой универсальный кроветворный орган. Образование эритроцитов и гранулоцитов в селезенке достигает максимума на 5-м месяце эмбриогенеза. После этого в ней начинает преобладать лимфоцитопоэз.

Кроветворение в лимфатических узлах . Первые закладки лимфатических узлов человека появляются на 7-8-й неделе эмбрионального развития. Большинство лимфатических узлов развивается на 9-10-й неделе. В этот же период начинается проникновение в лимфатические узлы стволовых клеток крови, из которых на ранних стадиях дифференцируются эритроциты, гранулоциты и мегакариоциты. Однако формирование этих элементов быстро подавляется образованием лимфоцитов, составляющих основную часть лимфатических узлов. Появление единичных лимфоцитов происходит уже в течение 8-15-й недели развития, однако массовое "заселение" лимфатических узлов предшественниками Т - и В-лимфоцитов начинается с 16-й недели, когда формируются посткапиллярные венулы, через стенку которых осуществляется процесс миграции клеток. Из клеток-предшественников дифференцируются лимфобласты (большие лимфоциты), а далее средние и малые лимфоциты. Дифференцировка Т - и В-лимфоцитов происходит в Т - и В-зависимых зонах лимфатических узлов.

Кроветворение в костном мозге. Закладка костного мозга осуществляется на 2-м месяце эмбрионального развития. Первые гемопоэтические элементы появляются на 12-й неделе развития; в это время основную массу их составляют эритробласты и предшественники гранулоцитов. Из СКК в костном мозге формируются все форменные элементы крови, развитие которых происходит экстраваскулярно. Часть СКК сохраняется в костном мозге в недифференцированном состоянии, они могут расселяться по другим органам и тканям и являться источником развития клеток крови и соединительной ткани. Таким образом, костный мозг становится центральным органом, осуществляющим универсальный гемопоэз, и остается им в течение постнатальной жизни. Он обеспечивает стволовыми кроветворными клетками тимус и другие гемопоэтические органы.

Постэмбриональный гемопоэз. Постэмбриональный гемопоэз представляет собой процесс физиологической регенерации крови (клеточное обновление), который компенсирует физиологическое разрушение дифференцированных клеток.

Миелопоэз происходит в миелоидной ткани (textus myeloideus), расположенной в эпифизах трубчатых и полостях многих губчатых костей.

Здесь развиваются форменные элементы крови: эритроциты, гранулоциты, моноциты, кровяные пластинки, предшественники лимфоцитов.

В миелоидной ткани находятся стволовые клетки крови и соединительной ткани.

Предшественники лимфоцитов постепенно мигрируют и заселяют такие органы, как тимус, селезенка, лимфатические узлы и др.

Лимфопоэз происходит в лимфоидной ткани (textus lymphoideus), которая имеет несколько разновидностей, представленных в тимусе, селезенке, лимфатических узлах. Она выполняет основные функции: образование Т - и В-лимфоцитов и иммуноцитов (плазмоцитов и др.).

Миелоидная и лимфоидная ткани являются разновидностями соединительной ткани, т.е. относятся к тканям внутренней среды. В них представлены две основные клеточные линии - клетки ретикулярной ткани и гемопоэтические.

Ретикулярные, а также жировые, тучные и остеогенные клетки вместе с межклеточным веществом (матрикс) формируют микроокружение для

гемопоэтических элементов. Структуры микроокружения и гемопоэтические

клетки функционируют в неразрывной связи. Микроокружение оказывает

воздействие на дифференцировку клеток крови (при контакте с их рецепторами или путем выделения специфических факторов).

Для миелоидной и всех разновидностей лимфоидной ткани характерно

наличие стромальных ретикулярных и гемопоэтических элементов,

образующих единое функциональное целое. В тимусе имеется сложная строма, представленная как соединительнотканными, так и ретикулоэпителиальными клетками. Эпителиальные клетки секретируют особые вещества - тимозины, оказывающие влияние на дифференцировку из СКК Т-лимфоцитов. В лимфатических узлах и селезенке специализированные ретикулярные клетки создают микроокружение, необходимое для пролиферации и дифференцировки в специальных Т - и В-зонах Т - и В-лимфоцитов и плазмоцитов.

СКК являются плюрипотентными (полипотентными) предшественниками всех клеток крови и относятся к самоподдерживающейся популяции клеток. Они редко делятся. Впервые представление о родоначальных клетках крови сформулировал в начале XX в.А. А. Максимов, который считал, что по своей морфологии они сходны с лимфоцитами. В настоящее время это представление нашло подтверждение и дальнейшее развитие в новейших экспериментальных исследованиях, проводимых главным образом на мышах. Выявление СКК стало возможным при применении метода колониеобразования.

Экспериментально (на мышах) показано, что при введении смертельно облученным животным (утратившим собственные кроветворные клетки) взвеси клеток красного костного мозга или фракции, обогащенной СКК, в селезенке появляются колонии клеток - потомков одной СКК. Пролиферативную активность СКК модулируют колониестимулирующие факторы (КСФ), интерлейкины (ИЛ-3 и др.). Каждая СКК в селезенке образует одну колонию и называется селезеночной колониеобразующей единицей (КОЕ-С).

Подсчет колоний позволяет судить о количестве стволовых клеток, находящихся во введенной взвеси клеток. Таким образом, было установлено, что у мышей на 105 клеток костного мозга приходится около 50 стволовых клеток, из селезенки - 3,5 клетки, среди лейкоцитов крови - 1,4 клетки.

Исследование очищенной фракции стволовых клеток с помощью электронного микроскопа позволяет считать, что по ультраструктуре они очень близки к малым темным лимфоцитам.

Исследование клеточного состава колоний позволило выявить две линии их дифференцировки. Одна линия дает начало мультипотентной клетке - родоначальнице гранулоцитарного, эритроцитарного, моноцитарного и мегакариоцитарного рядов гемопоэза (КОЕ-ГЭММ). Вторая линия дает начало мультипотентной клетке - родоначальнице лимфопоэза (КОЕ-Л). Из мультипотентных клеток дифференцируются олигопотентные (КОЕ-ГМ) и унипотентные родоначальные (прогениторные) клетки.

Методом колониеобразования определены родоначальные унипотентные клетки для моноцитов (КОЕ-М), нейтрофильных гранулоцитов (КОЕ-Гн), эозинофилов (КОЕ-Эо), базофилов (КОЕ-Б), эритроцитов (БОЕ-Э и КОЕ-Э), мегакариоцитов (КОЕ-МГЦ), из которых образуются клетки-предшественники (прекурсорные). В лимфопоэтическом ряду выделяют унипотентные клетки - предшественницы для В-лимфоцитов и соответственно для Т - лимфоцитов. Полипотентные (плюрипотентные и мультипотентные), олигопотентные и унипотентные клетки морфологически не различаются.

Все приведенные выше стадии развития клеток составляют четыре основных компартмена: I - стволовые клетки крови (плюрипотентные, полипоте нтные); II - коммитированные родоначальные клетки (мультипотентные); III - коммитированные родоначальные (прогенторные) олигопотентные и унипотентные клетки; IV - клетки-предшественники (прекурсорные).

Дифференцировка полипотентных клеток в унипотентные определяется действием ряда специфических факторов - эритропоэтинов (для эритробластов), гранулопоэтинов (для миелобластов), лимфопоэтинов (для лимфобластов), тромбопоэтинов (для мегакариобластов) и др.

Из каждой клетки-предшественницы происходит образование конкретного вида клеток. Созревание каждого вида клеток проходит ряд стадий, которые в совокупности образуют компартмент созревающих клеток (V).

Зрелые клетки представляют последний компартмент (VI). Все клетки V и VI компартментов морфологически можно идентифицировать.

Рис.18. Постэмбриональный гемопоэз, окраска азур 11-эозином (схема по НАЮриной). Стадии дифферениировки крови: I-IV - морфологически неидентифицируемые клетки; V - VI - морфологически идентифицируемые клетки. Б - базофил; БОЕ - бурстобраэуюшая единица; Г - гранулоциты; Гн - гранулоцит нейтрофильный; КОЕ - колониеобразующ! единицы; КОЕ-С - селезеночная колониеобразующая единица; Л - лимфоцит; Лек - mt фоидная стволовая клетка; М - моноцит; Мет - мегакариошгг; Эо - эозинофил; Э - эритроцит.

Рис. 19.

А - сегментоядерный нейтрофильный гранулоцит; Б - эозинофильный (ацидофильный) гранулоиит; В - базофильный фанулоцит: 1 - сегменты ядра; 2 - тельце полового хроматина; 3 - первичные (азурофильные) гранулоциты; 4 - вторичные (специфические) гранулы; 5 - зрелые специфические гранулы эозинофила, содержащие кристаллоиды; б - гранулы базофила различной величины и плотности; 7 - периферическая зона, не содержащая органелл; 8 - микроворсинки и псевдоподии.

Рис. 20. Эмбриональный гемоппэп (по А.А. Максимову).

А - кроветворение в стенке желточного мешка зародыша морской свинки: 1 - меэенхималыгые клетки; 2 - эндотелий стенки сосудов; 3 - первичные кровяные клетки-бласты; 4 - митотическос деление бластов; Б - поперечный срез кровяного островка зародыша кролика S"/j сут: I - полость сосуда; 2 - эндотелий; 3 - интраваскулярные кровяные клетки; 4 - делящаяся кровяная клетка; 5 - формирование первичной кровяной клетки; 6 - энтодерма; 7 - висцеральный листок мезодермы. В - развитие вторичны); эритробластов в сосуде зародыша кролика 13"Д сут: 1 - эндотелий; 2 - проэритробласты; 3 - базофильные эритробласты; 4 - полихроматофильные эритробласты; 5 - оксифильные эритробласты (нормобласты); 6 - оксифильный эритробласт с пикнотическим ядром; 7 - обособление ядра от оксифильного эритробласта (нормобласта); 8 - вытолкнутое ядро нормобласта; 9 - вторичный эритроцит. Г - кроветворение в костном мозге зародыша человека с длиной тела 77 мм. Экстра во скул я рное развитие клеток крови: 1 - эндотелий сосуда; 2 - бласты; 3 - нейтрофильные гранулоциты; 4 - эоэинофильный миелоцит.

Недифференцированные стволовые клетки, которые активно используются в медицине, представляют собой основу для развития клеток мозга, крови или любого другого органа. В современной фармакологии и косметологии этот биологический материал является ценным лекарством. Специалисты научились самостоятельно выращивать его для разных нужд: например, брать материал пуповинной крови, который широко применяют для восстановления и укрепления иммунной системы.

Что такое стволовые клетки

Если объяснять понятным языком, то СТ (стволовые недифференцированные клетки) представляют собой «прародителей» обычных клеток, которых насчитывается сотни тысяч видов. Обычные клетки отвечают за наше здоровье, обеспечивают исправную работу жизненно необходимых систем, заставляют наше сердце биться и работать мозг, они ответственны за пищеварение, красоту кожи и волос.

Где находятся стволовые клетки

Невзирая на внушительную цифру в 50 миллиардов штук, такой ценный материал у взрослого человека имеется в очень малых количествах. В основной массе клетки содержатся в костном мозге (мезенхимальные клетки и стромальные клетки) и подкожном жире, остальные равномерно распределены по всему телу.

По-другому сформирован эмбрион. Миллиарды стволовых клеток образуются после деления зиготы, которая является результатом слияния мужской и женской гамет. Зигота хранит в себе не только генетическую информацию, но и план последовательного развития. Однако в процессе эмбриогенеза ее единственной функцией является деление. Других задач, помимо передачи генетической памяти следующему поколению, нет. Клетки деления зиготы и являются стволовыми, точнее, эмбриональными.

Свойства

Взрослые клетки находятся в состоянии покоя, пока какая-либо из регулирующих систем не подаст сигнал об опасности. СТ активируются и по кровотоку добираются до пораженного места, где, считывая информацию с «соседок», превращаются в костные, печеночные, мышечные, нервные и другие составляющие, стимулируя внутренние резервы организма к восстановлению тканей.

Количество чудо-материала с возрастом уменьшается, притом начало сокращения приходится на совсем юный возраст – 20 лет. К 70 годам клеток остается очень мало, этот мизерный остаток поддерживает функционирование систем жизнеобеспечения организма. Помимо этого, «постаревшие» СТ частично теряют свою универсальность, они уже не могут перевоплощаться в любой тип ткани. Например, исчезает возможность превращения в нервные и кровяные составляющие.

По причине недостачи гемопоэтических составляющих, отвечающих за кровообразование, человек на старости лет покрывается морщинами и иссыхает из-за того, что кожа уже не получает достаточного питания. Эмбриональный материал самый способный в деле перевоплощения, значит, самый ценный. Такие СТ могут переродиться в любой вид ткани в организме, быстро восстановить иммунитет, стимулировать орган к регенерации.

Разновидности

Может показаться, что разновидностей стволовых клеток только две: эмбриональные и клетки, находящиеся в организме родившегося человека. Но это не так. Их классифицируют по полипотентности (способности перевоплощаться в другие виды тканей):

тотипотентные клетки;
плюрипотентные;
мультипотентные.

Благодаря последнему виду, как можно понять по названию, можно получить любые ткани в организме человека. Это не единственная классификация. Следующее различие будет заключаться в способе получения:

эмбриональные;
фетальные;
постнатальные.

Эмбриональные СТ берутся у эмбрионов, которым несколько дней. Фетальные клетки – это биологический материал, собранный из тканей эмбрионов после абортов. Их потентность по сравнению с трехдневными эмбрионами несколько ниже. Постнатальный вид – это биоматериал рожденного человека, добываемый, например, из пуповинной крови.

Выращивание стволовых клеток

Изучая свойства эмбриональных стволовых клеток, ученые пришли к выводу, что это материал, идеальный для трансплантации, так как им можно заменить любые ткани в организме человека. Эмбриональные составляющие получают из неиспользованной ткани эмбрионов, которых изначально выращивают для искусственного оплодотворения. Однако использование эмбрионов вызывает этические возражения, в результате ученые открыли новый тип стволовых клеток – индуцированные плюрипотентные.

Индуцированные плюрипотентные клетки (iPS) сняли этические проблемы без потери уникальных свойств, которыми обладают эмбриональные. Материалом для их выращивания служат не эмбрионы, а зрелые дифференцированные клетки пациента, которые извлекают из организма, а после проведения работ в специальной питательной среде, возвращают обратно, но уже с обновленными качествами.

Применение

Применение СТ очень широко. Определить области, где они употребляются, тяжело. Большинство ученых заявляет, что за лечением донорским биоматериалом будущее, однако дополнительные исследования следует продолжать проводить. На данный момент такие работы в большинстве своем успешные, они положительно отразились на лечении многих заболеваний. Взять, например, помощь в лечении рака, первые этапы которой уже дали надежду на выздоровление многим больным.

В медицине

Медицина не случайно возлагает огромные надежды на микротехнологии. Уже 20 лет врачи со всего мира используют мезенхимальные клетки костного мозга для лечения серьезных заболеваний, в том числе и злокачественных опухолей. Донором такого материала с набором антиген может стать близкий родственник больного, у которого подходящая группа крови. Ученые проводят и другие исследования в области лечения таких заболеваний, как цирроз печени, гепатит, патологии почек, диабет, инфаркт миокарда, артроз суставов, аутоиммунные болезни.

Лечение стволовыми клетками различных заболеваний

Спектр использования в лечении поражает. Из СТ делают многие лекарства, но особым преимуществом пользуются трансплантации. Не все пересадки заканчиваются хорошо из-за индивидуального отторжения материала, но лечение в большинстве случаев успешно. Оно используется против таких недугов:

острый лейкоз (острый лимфобластный, острый миелобластный, острый недифференцированный и другие виды острого лейкоза);
хронические лейкозы (хронический миелоидный, хронический лимфоцитарный и другие типы хронического лейкоза);
патологии пролиферации миелоидного ростка (острый миелофиброз, истинная полицитемия, идиопатический миелофиброз и другие);
фагоцитарные дисфункции;
наследственные нарушения метаболизма (болезнь Гарлера, болезнь Крабе, метахромная лейкодистрофия и другие);
наследственные расстройства работы иммунной системы (дефицит адгезии лимфоцитов, болезнь Костманна и другие);
лимфопролиферативные расстройства (лимфогранулематоз, неходжкинская лимфома);
другие наследственные расстройства.

В косметологии

Методы использования стволовых клеток нашли свое применение в сфере красоты. Косметологические фирмы все больше выпускают средств с такой биологической составляющей, которая может быть, как животной, так и человеческой. В составе косметики ее маркируют как Stem Cells. Ей приписывают чудодейственные свойства: омолаживание, отбеливание, регенерация, восстановление упругости и эластичности. Некоторые салоны даже предлагают инъекции стволовых клеток, однако введение препарата под кожу будет дорогостоящим.

Выбирая то или иное средство, не ведитесь на «удочку» красивых высказываний. Данный биоматериал не имеет никакого отношения к антиоксидантам, да и провести омоложение на десяток лет за одну неделю не получится. Учтите, что такие крема и сыворотки не будут стоить копейки, ведь получение стволовых клеток - это процесс непростой и трудоемкий. Например, японские ученые пытаются заставить улиток выделять больше слизи с содержанием заветного материала в лабораториях. Вскоре эта слизь станет основой новой косметики.

Видео: Стволовая клетка

Историческая справка

Термин «стволовая клетка» был введён в научный обиход русским гистологом Александром Максимовым ( -). Он постулировал существование стволовой кроветворной клетки. На заседании Общества Гематологов в Берлине 1 июня 1909 года он ввел понятие «Stammzelle», подразумевая под этим определением лимфоцит в более широком значении этого слова, как клетку, способную быть стволовой в современном понимании этого слова.

В шестидесятые годы XX века Тил и Маккулох , а также Меткаф и его сотрудники показали, что внутривенное введение костномозговых клеток от здоровой сингенной к летально облученной мыши приводит к образованию колоний из клеток всех направлений гемопоэтической дифференцировки в селезенке. С разработкой клонального метода для выявления клеток предшественников in-vitro, так называемых колониеобразующих единиц (КОЕ), стало возможным проследить за дифференцировкой всех миелоидных ростков.

Фриденштейн А. Я. и его сотрудники впервые показали, что в костном мозге, помимо гемопоэтических имеются стромальные стволовые клетки, которые при культивировании формировали колонии фибробластноподобных клеток. Пересадка таких колоний под капсулу почки мыши в диффузионной камере приводило к формированию костной или адипозной ткани.

Стволовые клетки размножаются путём деления , как и все остальные клетки. Отличие стволовых клеток состоит в том, что они могут делиться неограниченно, а зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество циклов деления.

ДНК во всех клетках одного организма (кроме половых), в том числе и стволовых, одинакова. Клетки различных органов и тканей, например, клетки кости и нервные клетки , различаются только тем, какие гены у них включены, а какие выключены, то есть регулированием экспрессии генов , например, путем метилирования ДНК . Фактически, с осознанием существования зрелых и незрелых клеток был обнаружен новый уровень управления клетками. То есть, геном у всех клеток идентичен, но режим работы, в котором он находится - различен.

В различных органах и тканях взрослого организма существуют частично созревшие стволовые клетки, готовые быстро дозреть и превратиться в клетки нужного типа. Они называются бластными клетками. Например, частично созревшие клетки мозга - это нейробласты, кости - остеобласты и так далее. Дифференцировку могут запускать как внутренние причины, так и внешние. Любая клетка реагирует на внешние раздражители, в том числе и на специальные сигналы цитокины . Например, есть сигнал (вещество), служащий признаком перенаселённости. Если клеток становится очень много, то этот сигнал сдерживает деление. В ответ на сигналы клетка может регулировать экспрессию генов.

Характеристики эмбриональных стволовых клеток

Тотипотентность - способность образовывать любую из примерно 350 типов клеток организма (у млекопитающих);
Хоуминг - способность стволовых клеток, при введении их в организм, находить зону повреждения и фиксироваться там, исполняя утраченную функцию;
Факторы, которые определяют уникальность стволовых клеток, находятся не в ядре , а в цитоплазме . Это избыток мРНК всех 3 тысяч генов , которые отвечают за раннее развитие зародыша ;
Теломеразная активность.

При каждой репликации часть теломер утрачивается (лимит Хейфлика или биочасы). В стволовых, половых и опухолевых клетках есть теломеразная активность, концы их хромосом надстраиваются, то есть эти клетки способны проходить потенциально бесконечное количество клеточных делений , они бессмертны.

Стволовых клеток в нашем организме очень мало:
- у эмбриона - 1 клетка на 10 тысяч,
- у человека в 60-80 лет - 1 клетка на 5-8 миллионов.

Мало кто знает, что стволовые клетки имеют другое название, их еще называют камбиальные клетки или клетки камбия (от позднелат. cambium - обмен, смена).

См. также

Примечания

Ссылки

Что такое стволовые клетки , Корочкин Л. И., журнал «Природа», 2005, № 6.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Стволовая клетка" в других словарях:

взрослая стволовая клетка - Стволовая клетка, выделенная или происходящая из ткани костного мозга взрослой особи Тематики биотехнологии EN adult stem cell …

первая стволовая клетка - Стволовая клетка костного мозга эмбриона, из которой впоследствии будут развиваться клетки иммунной системы организма Тематики биотехнологии EN stem cell one … Справочник технического переводчика

полипотентная стволовая клетка - Стволовая клетка, способная превращаться в несколько видов клеток организма Тематики биотехнологии EN pluripotent stem cell … Справочник технического переводчика

гематопоэтическая стволовая клетка - Клетка предшественик клеток крови Тематики биотехнологии EN hematopoietic stem cell … Справочник технического переводчика

тотипотентная стволовая клетка - Клетка, способная сформировать любую ткань Тематики биотехнологии EN totipotent stem cell … Справочник технического переводчика

мезенхимная стволовая клетка - — Тематики биотехнологии EN mesenchymal stem cell … Справочник технического переводчика

мезенхимная стволовая клетка взрослого организма - — Тематики биотехнологии EN mesenchymal adult stem cell … Справочник технического переводчика