На чтение: ≈ 16 мин.Историческая справка Первое предположение о существовании стволовых клеток было высказано русским ученым. Александр Александрович Максимов – создатель теории кроветворения – предложил этот термин в далеком 1908 году. Простая догадка – обновление клеток крови происходит не за счет клеточного деления, а по особой технологии, ведь в противном случае костный мозг имел бы огромные размеры! – стала уверенностью. Начало 50-х годов. Начаты первые эксперименты по практическому использованию стволовых клеток. Показано, что путем трансплантации костного мозга можно спасти животное от смертельной дозы радиоактивного излучения.
Комментарий «УГ»Полезные ссылкиhttp://stem-cells.ru/ – русскоязычный интернет-портал, содержащий информацию о последних достижениях в области, о лечении с использованием стволовых клеток, о клиниках в Россииhttp://www.kletca.ru, http://www.transcells.ru/ – информация на русском языке о лечении с использованием стволовых клетокhttp://www.gemabank.ru/index.html – сайт российского банка стволовых клеток пуповинной крови компании «Гемабанк»
60-е годы. Русские ученые заложили основы науки о стволовых клетках костного мозга. Позже стало известно, что такие клетки присутствуют в кожной, жировой и других тканях. Проведен самый первый эксперимент по инъекции пуповинной крови детей пациентке со злокачественной опухолью.
1988 год. Стволовые клетки впервые использованы для трансплантации. Мальчику, больному анемией, успешно пересажены стволовые клетки пуповинной крови.
1990 год. Американский ученый Эдвард Томас, впервые осуществивший пересадку костного мозга, удостоен Нобелевской премии в области медицины.
1992 год. Первая частная коллекция стволовых клеток профессора Дэвида Харриса. Ученый произвел криогенную заморозку стволовых клеток пуповинной крови собственного сына.
1996 год. Американские исследователи Джеймс Томсон (http://www.anatomy.wisc.edu/faculty_thomson.html) и Джон Беккер (http://www.hopkins-ice.org/stem/int/gearhart.html) получили первые линии человеческих эмбриональных клеток. Немного позже ученые нашли способ выращивать стволовые клетки в питательной среде.
Проведена успешная трансплантация стволовых клеток пуповинной крови девочке с опухолью мозга.
1999 год. Один из наиболее высоко цитируемых научных журналов Science признал открытие стволовых клеток третьим по значимости событием после открытия двойной спирали ДНК и запуска программы «Геном человека».
В России впервые проведена трансплантация собственных стволовых клеток больной рассеянным склерозом. Операция была успешной и осуществлялась под руководством профессора Андрея Новика.
2000 год. Открытие отделения трасплантологии костного мозга в Санкт-Петербургском государственном медицинском университете имени академика И.П.Павлова.
В мире осуществлено более тысячи трансплантаций стволовых клеток пуповинной крови, причем 20% пересадок выполнены с использованием родственных (не собственных!) стволовых клеток. Вылечен ребенок, страдавший анемией, путем пересадки стволовых клеток пуповинной крови своего брата, рожденного в результате искусственного оплодотворения.
2002 год. В журнале Национальной академии США опубликовано сообщение о том, что через 15 лет хранения в жидком азоте стволовые клетки пуповинной крови полностью сохраняют свои биологические свойства. Криогенное хранение стволовых клеток начинает рассматриваться как «страховка» будущего. Мировая коллекция стволовых клеток стремительно растет и составляет порядка 72 тысяч образцов.
2004 год. В мире произведено порядка 5 тысяч трансплантаций пуповинной крови и более 85 тысяч трансплантаций костного мозга. Идет поиск путей лечения тяжелейших заболеваний и повреждений нервной и сердечно-сосудистой систем. Стремительно растет число успешных трансплантаций.
В настоящее время методики использования стволовых клеток стремительно совершенствуются. Лечение постепенно становится доступным и охватывает все большее количество заболеваний. Создание хранилищ стволовых клеток становится бизнесом.
Революция в медицине
Что же это такое – стволовые клетки? Согласно представлениям классической биологии клетки любого многоклеточного организма (например, мышечные клетки или клетки крови) высокодифференцированы и не могут быть заменены никаким другим типом клеток. Сравнительно недавно было обнаружено, что среди дифференцированных клеток в тканях организма располагаются «универсальные», недифференцированные. Эти клетки сохраняют способность к специализации (плюрипотентность) и могут делиться неограниченное количество раз. Именно такие клетки и называются стволовыми.
После такого довольно простого определения в голову сразу приходит мысль об оплодотворенной яйцеклетке, из которой развивается целый организм. Действительно, именно клетки, получающиеся при нескольких делениях зиготы, и следует считать классическими стволовыми клетками. Однако получить жизнеспособную «бессмертную» линию стволовых клеток удалось лишь из клеточной массы на стадии развития бластулы, при нормальном течении беременности они исчезают на седьмой день. Стволовые клетки такой бессмертной линии называются эмбриональными и могут делиться неограниченное количество раз, сохраняя плюрипотентность.
Какие же стволовые клетки присутствуют во взрослом организме? Во-первых, это наиболее универсальные стволовые клетки костного мозга взрослого организма, такие клетки еще называются стромальными, или мезенхимальными, по названию ткани органа, где они были впервые найдены (открытие было сделано А.Я.Фриденштейном с соавторами в 1970-е годы). Предположительно, такие клетки поступают с кровотоком в поврежденные ткань или орган и обеспечивают их восстановление. Во-вторых, это кроветворные (гомеопатические) стволовые клетки. Они расположены в костном мозге и в значительно меньших количествах в периферической крови и, по неподтвержденным данным, способны дифференцироваться в клетки некоторых других тканей помимо клеток крови, например мышечной. Кроме того, в большинстве органов взрослой особи присутствуют региональные стволовые клетки, которые способны к специализации только в клетки данного органа.
Пересадкой стволовых клеток сегодня лечат рак крови и гемофилию, восстанавливают кожу после ожогов, борются со злокачественными образованиями, инсультом, сердечной недостаточностью. Активно проводятся исследования, касающиеся заболеваний нервной системы – болезни Альцгеймера, Паркинсона, травм спинного и головного мозга, диабета. Однако существующие технические препятствия – стволовые клетки чрезвычайно тяжело выращивать в культуре, кроме того, их жизнеспособность значительно уменьшается с увеличением возраста донора или пациента (у эмбриона присутствует 1 стволовая клетка на 10 тысяч, у человека старше 60 лет – 1 клетка на 5-8 миллионов) – вызывают сложности в терапевтическом применении. С другой стороны, пересадка собственных стволовых клеток практически решает одну из важнейших проблем – проблему отторжения.
Как уже было упомянуто, наиболее жизнеспособными являются эмбриональные стволовые клетки. Понятно, что такие клетки получают из яйцеклеток, оплодотворенных в пробирке. Всем известна практическая польза подобных экспериментов. В 1978 году в Англии появился на свет первый ребенок, родившийся в результате искусственного оплодотворения. Кроме того, в коммерческих целях метод применяется при разведении крупного рогатого скота в ветеринарии (не всегда элитного производителя возможно переправить на другой континент).
По сути дела, терапия с применением стволовых клеток может изменить наше восприятие жизни и смерти. Это революция в медицине! Ведь можно будет восстанавливать изношенную или поврежденную ткань сердца.
Тканевая инженерия
В данном случае стволовые клетки используются для выращивания тканей и даже цельных органов в результате дифференцировки клеток. Наиболее сложная проблема – создание трехмерного органа, ведь клетки нужно не просто дифференцировать в нужную ткань, но и “заставить” их делиться в определенном направлении в пространстве. Было найдено элегантное решение – создан биодеградируемый каркас, имеющий форму заданного органа или ткани. С помощью такой технологии создают искусственные сосуды, клапаны сердца, восстанавливают хрящевую ткань, поверхность кожи, получают фрагменты печени и почек.
Биоэтика
Поскольку речь идет об эмбриональных клетках, существует целый ряд этических проблем, ограничивающих исследования в данной области. Невостребованными после процедуры искусственного оплодотворения яйцеклетками распоряжается только женщина-донор, только она решает, передать их другой женщине, разрушить или разрешить проведение исследований на пользу человечеству. При естественном оплодотворении для таких целей эмбрионы недоступны.
Позиции стран в этом вопросе различны – обычно проводят манипуляции с эмбрионами человека до 14-го дня развития (начало формирования первичной полоски – предшественника элементов нервной системы). Однако для получения бессмертной линии эмбриональных клеток необходимо полное уничтожение эмбриона. Мораль требует запрета манипуляций с эмбрионом человека на любых стадиях его развития, поскольку право на жизнь и защиту эмбрион приобретает с момента зачатия. Согласно противоположной точке зрения эмбрион приобретает такое право по мере развития, поэтому терапевтические и исследовательские технологии должны сопровождаться законодательными актами. Наконец, третья позиция: оплодотворение не означает становления индивидуальности, в пробирке невозможно формирование первичной полоски, стандарты этических правил меняются… и вообще зачем ограничивать научные исследования эмбрионов, в будущем они могут стать источником спасения многих жизней.
В ряде стран (Италия, Германия, Япония) существует запрет на проведение исследований с эмбрионами человека. Франция рекомендует относиться с уважением к эмбриону с момента его зачатия, легальные права плод получает сразу после оплодотворения. В Великобритании, Канаде и Австралии не запрещено создание эмбрионов для исследовательских целей, но разработана система законодательных актов регулирования и контроля (например, в Англии с 1990 года существует Комитет по оплодотворению и эмбриологии человека). В США соответствующие исследования проводятся в частном секторе из-за ограничительной политики государства (перелом вплоть до выделения федеральных средств на эти цели и разрешения клинических испытаний наметился при нынешнем президенте), тем не менее из существующих на сегодня 130 линий стволовых клеток 70 линий являются собственностью Штатов. Однако несомненным лидером направления является Англия.
Интересно, что этические нормы, сужая «коридор» возможного в эксперименте, тем самым подсказывают дальнейшее развитие исследований. Япония и США в 2007 году практически одновременно объявили о передаче клеткам кожи человека свойств эмбриональных стволовых клеток. Геном всех клеток идентичен, то есть они отличаются друг от друга режимом работы – в буквальном смысле: какие-то гены включены, другие, наоборот, выключены. Регулировкой работы генов клетку можно перепрограммировать, и для их создания нет необходимости исследовать человеческие эмбрионы. Подобный метод – его можно назвать индукцией стволовости – разрешил этический конфликт между перспективами лечения различных заболеваний пересадкой стволовых клеток и необходимостью добывать их из эмбрионов.
Быстрый прорыв в области изучения стволовых клеток не означает, что наука ушла далеко вперед. Основная задача заключается в понимании главного клеточного механизма регуляции дифференцировки. Только тогда общество придет к революционным способам лечения заболеваний. В перспективе мы можем научиться лечить повреждения спинного и головного мозга, бронхиальную астму, диабет.
Светлана ХОРОНЕНКОВА,
кандидат химических наук
Выбор читателей
Комментарии