18+

Статьи — Журнал — Страницы истории

Ствол жизни

Анна Колинько о том, как развивается медицина стволовых клеток

В 1909 году русский гистолог Александр Александрович Максимов на съезде гематологического общества в Берлине представил свою работу «Лимфоцит как общая стволовая клетка разнообразных элементов крови в эмбриональном развитии и постфетальной жизни млекопитающих», в которой впервые использовал термин «стволовая клетка» (СК) в его нынешнем понимании. Александр Максимов экспериментально доказал развитие всех форм кровяных элементов из одной родоначальной клетки, которую назвал стволовой и определил морфологически как малый лимфоцит. Он наметил несколько направлений возможной дифференцировки СК: гранулопоэз, лимфопоэз, эритропоэз и ­тромбоцитопоэз.
 
Однако важный вопрос: каким образом СК «знают», как им дифференцироваться, пока оставался нерешенным. Ответ нашел немецкий эмбриолог Ханс Шпеман. В 1935 году он получил Нобелевскую премию за открытие организующих структур в эмбриональном развитии. Шпеман со своими коллегами Хильдой и Отто Мангольдами пересаживал ткани зародышей двух близкородственных видов тритонов — от одного вида к другому. Оказалось, что судьба пересаженной ткани почти полностью зависит от того, куда (а не откуда) ее пересадили. Шпеман также нашел одно удивительное исключение: участок эмбриона, расположенный вблизи соединения трех основных клеточных листков (эктодермы, эндодермы и мезодермы), будучи пересаженным в любое место другого эмбриона того же срока, развивался не в соответствии с его новым расположением, а продолжал линию своего собственного развития и направлял развитие окружающих тканей. После этого эксперимента стала очевидна главенствующая роль микроокружения в дифференцировке СК и теоретически открыты пути к выращиванию необходимых видов дифференцированных клеток из ­стволовых.
 
В начале 1960‑х в Институте рака в Торонто Эрнест Маккаллох и Джеймс Тилл в экспериментах на мышах показали эффект от пересадки СК крови, что позволило вскоре перейти к использованию СК в медицине. Канадские ученые облучали мышей летальной дозой рентгеновских лучей (900–1000 рад) и подсаживали им клетки красного костного мозга (КМ) необлученных сингенных животных (т. е. имеющих одинаковый генотип по главному комплексу гистосовместимости). На вскрытии в селезенках облученных мышей были обнаружены «узлы» — колонии делящихся клеток, которые превращались в эритроциты, белые клетки и тромбоциты, причем количество «узлов» было пропорционально объему введенных стволовых ­клеток.
 
Первая пересадка костного мозга
В ноябре 1968 года в Миннеаполисе проведена первая успешная аллогенная трансплантация КМ 5‑месячному мальчику с тяжелым врожденным комбинированным иммунодефицитом (тимусная алимфоплазия и агаммаглобулинемия — Х-сцепленный тяжелый комбинированный синдром иммунодефицита, SCID). В семье пациента в трех поколениях было 11 случаев этого заболевания с летальным ­исходом.
 
Пересадку проводила группа ученых во главе с докто-ром Робертом Гудом. Одна из четырех сестер мальчика была выбрана в качестве оптимально совместимого донора. Клетки ее периферической крови и КМ были введены интраперитонеально (выделять собственно СК тогда еще не умели). Через две недели после трансплантации у пациента выявлены признаки восстановления гемопоэза. При этом 25 % клеток из образцов КМ имели женский ка-риотип. Через 45 суток у пациента развилась тяжелая апластическая анемия, в связи с чем выполнена вторая инфузия КМ от того же донора. Через две недели уровень лейкоцитов в периферической крови восстановился до нормальных значений, а эритроциты несли антигены группы крови донора. Обследования, проведенные в течение двух лет, подтвердили наличие у пациента полноценного ­иммунитета.
 
Эта процедура стала началом эры успешного лечения множества гематологических заболеваний, но, к сожалению, до сих пор не получила широкого применения в России из‑за сложности и ­дороговизны.
 

Несмотря на то, что именно Роберт Гуд провел первую успешную трансплантацию, он был исключен из списка претендентов на Нобелевскую премию после скандала в 1973 году. Его ассистент Уильям Самерлин подкрасил черным фломастером трансплантаты кожи от черных мышей белым, чтобы сделать результат пересадки более ярким. Обман раскрылся, когда один из помощников случайно смыл ­краску.

С периферии

В 70‑х годах прошлого века советские ученые Александр Фриденштейн и Иосиф Чертков обнаружили в КМ два вида мультипотентных СК: гемопоэтические и стромальные (мезенхимальные, долгоживущие и редко делящиеся), а главное, они доказали, что оба типа СК постоянно циркулируют в кровотоке. Благодаря этому открытию в 80‑х годах была проведена первая трансплантация СК, полученных из периферической крови (ТПСК), причем, как выяснилось, у нее есть ряд преимуществ перед трансплантацией костного мозга ­(ТКМ):
 
  • донор не подвергается болезненной и небезопасной процедуре забора ­КМ;
  • не требуется госпитализация ­донора;
  • скорость приживления (т. е. время от пересадки до начала полноценного функционирования СК) при ТПСК выше, чем при ­ТКМ.
  • К минусам ТПСК можно ­отнести:
  • введение донору гранулоцитарного колониестимулирующего фактора (для того чтобы СК вышли в периферическую кровь) может вызывать гриппоподобные ­симптомы;
  • использование клеток периферической крови донора повышает вероятность острой и особенно хронической реакции «трансплантат против ­хозяина»;
  • ТПСК — дорогостоящий метод, поскольку количество получаемых СК значительно меньше, чем при заборе костного мозга и перед пересадкой может потребоваться их ­культивация.
Если 80‑е и 90‑е стали «звездным часом» мультипотентных СК крови, то ХХI век, скорее всего, принесет славу эмбриональным СК ­(ЭСК).
Способность ЭСК к неограниченной пролиферации и вторичной дифференцировке в культуре только начинает использоваться для создания нового «биосырья» взамен донорских органов. Например, в 2004 году группа исследователей из медицинской школы Киотского университета впервые в мире вырастила из ЭСК структурно полноценные капилляры. Позже были получены клетки головного мозга, нервной и печеночной ткани, клапаны человеческого сердца. В 2006 году в США впервые был выращен сложный человеческий орган — мочевой пузырь, и проведено семь таких ­трансплантаций.
 
Не всё так просто
Несмотря на то что пересадка СК может произвести впечатляющий клинический эффект, это отнюдь не панацея. С одной стороны, далеко не всегда пересадки эффективны, а с другой — они могут вызывать серьезные осложнения, в том ­числе:
 
  • инфекции;
  • ­кровотечения;
  • интерстициальную ­пневмонию;
  • острую реакцию «трансплантат против хозяина» (иммунное поражение различных органов и тканей, чаще всего — кожи, ЖКТ и печени, развивается у 30–50 % реципиентов при аллогенной трансплантации и в 20–50 % случаев оканчивается ­летально).
  • Возможен ряд отсроченных ­осложнений:
  • хроническая реакция «трансплантат против хозяина» (развивается через 70–400 дней после пересадки, часто первым проявлением становится зудящая сыпь на ладонях или ступнях, диспепсия, печеночная ­желтуха);
  • развитие острых лейкозов из клеток с генотипом донора через несколько лет после трансплантации (влияет ли на это генетическая нестабильность СК или факторы реципиента — вопрос ­открытый);
  • появление в месте введения СК сосудистых образований, у которых повышен риск ­кровотечения.
Применение стволовых клеток
Основная идея терапии с использованием стволовых клеток проста: доставить в место «поломки» дифференцированных клеток новые мультипотентные СК, которые под воздействием микроокружения дифференцируются в зрелые клетки, способные выполнять специализированную ­функцию.
 
Сегодня схема лечения выглядит следующим образом: у пациента мобилизируются СК (из периферической крови или пунктата КМ), затем они помещаются в банк СК. Иногда клетки используются сразу, минуя этап банкирования, также могут применяться технологии увеличения количества клеток in vitro — экспансия СК. При онкозаболеваниях крови или после химиотерапии забор СК у пациента невозможен (поэтому иногда клетки специально забирают до химиотерапии), и источником клеток для проведения курса лечения становятся аллогенные (подобранные в соответствии с главным комплексом гистосовместимости) клетки доноров из специализированных банков. Полученные СК затем доставляются к пораженному органу: это может быть инъекция препарата или, например, внутривенное капельное введение стволовых клеток при поражении костного ­мозга.
 
В настоящее время терапия СК стала рутинным методом в онкогематологии: в основном к их пересадке прибегают в случаях, когда после полихимиотерапии костный мозг пациента не может самостоятельно восстановить гемопоэз; проводятся исследования, в которых пересадка СК идет вместо химиотерапии (и есть некоторые положительные результаты). Кроме того, есть обнадеживающие клинические исследования и в области кардиологии, хирургии и ­неврологии.
 
Банки стволовых клеток
Для подбора подходящего донора СК существуют международные регистры доноров костного мозга, на сегодняшний день насчитывающие более 5 миллионов потенциальных доноров. Для некоторой части пациентов, нуждающихся в трансплантации, найти подходящего донора не удается. Поэтому около 20 лет назад под руководством микробиолога-иммунолога Хэла Броксмейера в США была заложена первая коллекция пуповинной крови (неиссякаемого источника СК). Полученные им данные послужили толчком к созданию банков-регистров, хранящих безымянные, безвозмездно сданные образцы. Эта идея с энтузиазмом была подхвачена во многих странах, в том числе и в России. Сегодня в мире около 50 активных банков-регистров, в которых в общей сложности хранится около 200 тысяч единиц пуповинной ­крови.
 
 
Кардиоклетки
В качестве примера использования СК в кардиологии можно привести операцию, проведенную в прошлом десятилетии в Научном центре сердечно-сосудистой хирургии им. Бакулева (Москва). Впервые в мире команда врачей во главе с академиком РАН и РАМН, кардиохирургом Лео Бокерией провела операцию на сердце с введением СК шестимесячной девочке с аномальным отхождением артерии левого желудочка от легочного ствола. При этой патологии желудочек увеличивается в размерах, а его стенка истончается; развивается тяжелая сердечная недостаточность, без медицинского вмешательства приводящая к летальному исходу. Больным проводят хирургическую коррекцию аномального отхождения артерии и уменьшают объем желудочка, но вот нарастить его стенки — ­невозможно.
 
Ребенку после кардиопластики в стенки желудочка вкололи несколько десятков миллионов СК (10 млн на каждый килограмм веса). В результате сегодня девочка практически здорова и не отстает в развитии от сверстников. В дальнейшем эта же группа хирургов провела клинические исследования метода и для взрослых с дилатационной кардиомиопатией — группе испытуемых после реконструкции полости левого желудочка с помощью синтетической заплаты путем множественных инъекций были имплантированы собственные СК клетки в миокард. Самый наглядный интегральный показатель эффективности такого лечения — изменение класса сердечной недостаточности. Если до трансплантации все пациенты входили в самые тяжелые третий (40 %) и четвертый (60 %) классы, то после лечения в четвертом классе не осталось никого, в третьем — 32 %, во втором — 59 %, а в первом — 9 %. На сегодняшний день институтом им. Бакулева зарегистрировано несколько методов лечения различных сердечно-сосудистых заболеваний при помощи ­СК.
 
Нейроклетки
Показателен пример терапии болезни Паркинсона с использованием СК. В начале века специалисты компании Celmed BioSciences провели эксперименты на добровольцах, и первым пациентом, которому помогла экспериментальная методика, стал 57‑летний летчик. Стволовые клетки были выделены из его головного мозга и далее культивировались в лабораторных условиях. Около 20 % выращенных таким образом нейронов секретировали дофамин. Через три месяца после процедуры трансплантации клеток, по заключению независимых неврологов, состояние пациента улучшилось на 37 %. Через год, уже после отмены лекарственных препаратов, произвольные движения пациента улучшились на 83 %.
Список заболеваний, которые в России пытаются лечить стволовыми клетками, очень обширен (клинические исследования находятся на разных этапах). Некоторые из низ перечислены в таблицах 1 и 2.
 
Пока же в у нас в стране законодательно разрешено использовать СК только для лечения онкогематологических заболеваний (лейкозов, сложных анемий и т. д.). Во всех остальных случаях требуется получение специальной лицензии. Например, в 2009 году Банк стволовых клеток ООО «КриоЦентр» при Научном центре акушерства, гинекологии и перинатологии Москвы получил лицензию на использование концентрата ядросодержащих клеток пуповинной крови в лечении и реабилитации пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, травматическими и перинатальными поражениями головного ­мозга.
 
Итак, стволовые клетки — не панацея, но, несомненно, величайшее открытие человечества, для осознания потенциала которого потребуются еще долгие ­годы.
 

0 0 лайков 181 просмотр

Поделиться ссылкой с друзьями ВКонтакте Facebook Twitter Одноклассники

Нашли ошибку? Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter.

Читайте по теме

Ученые создали рецепт пива с пробиотиками

0 комментариев 0 лайков 151 просмотр

Восемь ягнят дозрело в искусственной матке

Устройство поможет снизить инвалидность и смертность среди экстремально недоношенных детей

0 комментариев 0 лайков 373 просмотра

Комментарии (0)

Оставить комментарий

Отменить

Не вижу картинку