Опасная прорывная технология

Лечение переломов и остеопорозов зачастую дело непростое. В некоторых случаях пациенты с такими проблемами так и не возвращаются к полноценной жизни. Не говоря уже о тех, кто утратил конечности. Выходом могла бы стать регенерация костных и хрящевых тканей. Где же их взять? Из стволовых клеток! Недавно очередное открытие в этой области совершили специалисты из Стэнфордского университета.

Что такое стволовые клетки?
Стволовыми называют клетки, которые существуют в организме изначально и из которых впоследствии при делении формируются другие типы клеток и различные ткани. В случае повреждения каких-либо тканей и органов они играют восстановительную функцию.
Такие клетки встречаются и у эмбрионов, и у взрослых особей, однако с возрастом их количество уменьшается. Если у новорожденного младенца на 10 тысяч клеток приходится одна стволовая, то к 50 годам у человека уже остается 1 стволовая клетка на 500000. Это ведет к снижению эффективности функционирования организма и как следствие к болезням.
Уже достаточно давно медицина использует стволовые клетки для лечения различных недугов и восстановления тканей организма. С начала 2000‑х исследователи научились выращивать из них нервные клетки, мышечную ткань, кровеносные сосуды и даже клетки головного мозга. В 2006 году американским ученым впервые удалось вырастить из стволовых клеток сложный человеческий орган – мочевой пузырь. В 2007 году японцы получили из них роговицу человеческого глаза и зуб. Причем для этого понадобилась всего одна клетка. В 2008 году в США было выращено из стволовых клеток искусственное сердце на донорском каркасе.
В 2013 году специалисты из университета Гэрриот-Ватт в Эдинбурге разработали методику, позволяющую получать органы для пересадки из эмбриональных стволовых клеток, печатая нужные ткани на 3D-принтере.
Сначала при помощи специальной технологии на основе стволовых клеток выращиваются живые органы, предназначенные для конкретного пациента. Затем на трехмерном принтере «печатаются» ткани. Таким образом могут быть созданы биологические протезы больных или потерянных органов.
Но откуда вообще получают стволовые клетки? Нередко для этих манипуляций используются так называемые фетальные клетки, которые извлекают из абортивных материалов, что вызывает дискуссии по этике.

Матрица внутри организма
Настоящий прорыв в этой области был совершен в конце 2013 года учеными из новосибирского НИИ травматологии и ортопедии (НИИТО). Они разработали инновационную технологию по выращиванию костной ткани человека из стволовых клеток. Суть ее заключается в том, что клетки костного мозга пациента помещают на специальную лактидовую матрицу, изготовленную по методике физика Виктора Принца. Далее они начинают делиться и формируются в костную или хрящевую ткань, которую затем имплантируют в организм пациента.
Что же в этом такого уникального? Заместитель директора по науке НИИТО Ольга Рожнова дала следующий комментарий: «Конструкция, которую мы получили, называется «инженерный эквивалент костной ткани». Она имплантируется в организм человека. Матрица, на которой выращивались клетки, является биоразлагаемой – через определенное время она расщепляется и остается только костная ткань».
По словам директора НИИТО Михаила Садового, таким образом можно будет получать биокомпозитные материалы для протезирования костей и суставов. Это позволит избежать сложных и дорогостоящих операций, когда пациенту ставят искусственные протезы суставов из металла или керамики. Да и период реабилитации после таких операций достаточно долгий. К тому же то обстоятельство, что пациенту имплантируют свои, а не чужие клетки, уменьшает риск отторжения.
Конечно, сейчас пока рано говорить о массовом внедрении методики новосибирских специалистов. Пока она проходит многочисленные исследования и испытания.
«Шпатлевка» и фетальные клетки
В прошлом году группа ученых из Шотландии и Ирландии разработала устройство, генерирующее нановибрации, воздействующие на плавающие в коллагеновом геле стволовые клетки. После этого клетки превращаются в остеобласты – костную ткань. Эту «костную шпатлевку», как называют ее авторы разработки, затем помещают в организм пациента, имеющего проблемы с костями. Как утверждает профессор клеточной инженерии из Университета Глазго Мэтью Далби, подобная методика может оказаться весьма эффективной в случаях, когда пациенту грозит, скажем, ампутация конечности.
А недавно ученым из Стэнфорда удалось обнаружить фетальные клетки в бедренной кости человеческого эмбриона. Извлеченные образцы перенесли в чашку Петри, где запустился процесс деления. Полученные клетки были вживлены в почки лабораторных мышей. Оказавшись в организме грызунов, они дифференцировались в клетки костной ткани. Затем клетки, полученные уже из выращенных костей, пересадили другим грызунам. Процесс повторился.
В ходе исследований выяснилось, что этот вид клеток способен трансформироваться только в костную, хрящевую и соединительную ткань, но никогда – в жировую, что хотя и вводит определенные ограничения, но и открывает перед медициной определенные перспективы, сообщает журнал Cell.