Стволовые клетки и их роль в медицине

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Самаркандский Государственный Университет им. А. Навои

Реферат

Стволовые клетки и их роль в медицине

Выполнила:

Алиева З.

Проверила:

Кан С.В.

Содержание

стволовой клетка терапия эмбриональный

Введение

1. История клеточной терапии

2. Классификация и типы СК

3. Особенности развития стволовых клеток

3.1 Характеристики эмбриональных стволовых клеток

3.2 Методы выделения и культивирования СК

3.3 Физиологическая роль СК

4. Использование стволовых клеток в медицине

Выводы

Использованная литература

Введение

Изолирование линий эмбриональных стволовых клеток (СК) человека и животных в конце ХХ века оказалось поворотным событием биологии и медицины. Впервые в руках экспериментатора оказалась та живая клеточная материя, которая не просто дышит, двигается, функционирует, но буквально ваяет многоклеточную жизнь. Если в природе новы цикл всегда начинается от «яйца», то лабораторный прототип этих событий стартовал от СК. Впервые наука вплотную подошла к изучению главной загадки биологии: как клетка превращается в организм.

На основе анализа последних достижений в изучении стволовых клеток и общебиологического подхода к проблеме старения рассмотрены перспективы продления жизни человека. Применение клеточной терапии с помощью эмбриональных СК позволяет эффективно корректировать возрастные изменения и увеличить среднюю продолжительность жизни (ПЖ) человека до индивидуального предельного срока. Прогресс в изучении СК связан с успехами клеточной трансплантологии при лечении большого числа заболеваний, а также с проблемами старения, омоложения и бессмертия.

Неудачи в попытках продления жизни животных, воздействием на СК связанны с односторонними представлениями о природе старения. Участие СК в замедлении старения остается непонятным.

В данной работе обобщены достижения исследований по биологии СК, участии их в старении и самообновлении разных видов и с биологических позиций проанализированы возможности продления жизни организмов.

1. История клеточной терапии

Стволовая клетка (СК) - в последнее время этот термин всё чаще и чаще можно встретить как в научной, так и популярной литературе, с развитием фундаментальных исследований и прикладным применением СК, авторитетные учёные связывают будущее мировой медицины.

Сам термин был предложен Александром Максимовым в 1908 г. на съезде гематологического общества в Берлине.

Сейчас трудно точно сказать, кто же именно являлся родоначальником клеточной терапии, как практического метода лечения - по некоторым данным это доктор Пол Нихансу из Швейцарии, который использовал инъекции клеток эмбрионов овец для восстановления жизненной активности клеток пациента; по некоторым данным родоначальником клеточной терапии русского врача-эмигранта С. Воронцова, который в 20-30-е годы в Париже пытался пересаживать фетальные ткани в случаях преждевременного старения. Несмотря на это, статус большой науки эта область клеточной биологии получила лишь во второй половине ХХ века. В 1960-х гг. учёные И. Чертков и А. Фриденштейн открыли мультипотентные ВСК костного мозга. Это открытие положило начало изучению роли этих клеток в регенерации повреждённых тканей взрослого организма. В 1981 году американскому ученому Мартину Эвансу впервые выделил плюрипотентные линии стволовых клеток из бластоцисты мыши.

А в 1998 г. американским исследователям Дж. Томпсону и Дж. Герхарту удалось получить ЭСК из внутриклеточной массы 4-х дневного человеческого эмбриона.

Выделение ЭСК человека в 1999 году было признано журналом Science третьим по значимости событием в биологии XX в. после расшифровки двойной спирали ДНК и программы "Геном человека".

В современном понимании СК - это клетка, лишённая тканеспецифичных структур, способная к длительному самоподдержанию и дифференциации в различные типы специализированных клеток.

В данном случае под самоподдержанием мы подразумеваем, способность СК делиться и возобновляться в течение неопределённо длительного времени, в связи с чем, можно говорить о “бессмертности” СК. Предположительно, это уникальное свойство стволовых клеток обусловлено их способностью синтезировать теломеразу - фермент, доставляющий к теломерам хромосом концевые повторы, тем самым, поддерживая их длину на постоянном уровне.

Дифференциацией называется процесс преобразования стволовых клеток в специализированные, образующие ткани и органы организма.

Своё название СК получили потому, что они расположены в основании ствола генеалогического дерева клеток, увенчанного короной из клеток, выполняющих узко специализированные функции. Однако, ввиду отсутствия у стволовых клеток тканеспецифичных структур, некоторые популяризаторы медицины называют их также клетками без имени-отчества.

Таким образом, исходя из данного определения, видно - что стволовые клетки являются универсальным строительным материалом организма.

2. Классификация и типы СК

В настоящее время наиболее распространёнными являются такие два вида классификации СК:

1) По источнику их получения (локализации).

2) По числу различных типов специализированных клеток, начало которым может дать данная стволовая клетка.

По источнику получения СК

Стволовые клетки можно разделить на три основные группы в зависимости от источника их получения: эмбриональные, фетальные и постнатальные (стволовые клетки взрослого организма).

Эмбриональные стволовые клетки

Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) образуют внутреннюю клеточную массу (ВКМ), или эмбриобласт, на ранней стадии развития эмбриона. Они являются плюрипотентными. Важный плюс ЭСК состоит в том, что они не экспрессируют HLA (human leucocyte antigens), то есть не вырабатывают антигены тканевой совместимости. Каждый человек обладает уникальным набором этих антигенов, и их несовпадение у донора и реципиента является важнейшей причиной несовместимости при трансплантации. Соответственно, шанс того, что донорские эмбриональные клетки будут отторгнуты организмом реципиента очень невысок. При пересадке иммунодефицитным животным эмбриональные стволовые клетки способны образовывать опухоли сложного (многотканевого) строения -- тератомы, некоторые из них могут стать злокачественными. Достоверных данных, о том, как ведут себя эти клетки в иммунокомпетентном организме, например, в организме человека, нет. Вместе с тем, следует отметить, что клинические испытания с применением дифференцированных дериватов (производных клеток) ЭСК уже начаты. Для получения ЭСК в лабораторных условиях приходится разрушать бластоцисту, чтобы выделить ВКМ, то есть разрушать эмбрион. Поэтому исследователи предпочитают работать не с эмбрионами непосредственно, а с готовыми, ранее выделенными линиями ЭСК.

Клинические исследования с использованием ЭСК подвергаются особой этической экспертизе. Во многих странах исследования ЭСК ограничены законодательством.

Одним из главных недостатков ЭСК является невозможность использования аутогенного, то есть собственного материала, при трансплантации, поскольку выделение ЭСК из эмбриона несовместимо с его дальнейшим развитием.

Фетальные стволовые клетки

Фетальные стволовые клетки получают из плодного материала после аборта (обычно срок гестации, то есть внутриутробного развития плода, составляет 9--12 недель). Естественно, изучение и использование такого биоматериала также порождает этические проблемы. В некоторых странах, например, на Украине и в Великобритании, продолжаются работы по их изучению и клиническому применению. К примеру, британская компания ReNeuron исследует возможности использования фетальных стволовых клеток для терапии инсульта. Эти клетки уже начали дифференцировку, и, следовательно, каждая из них, во-первых, может пройти только ограниченное число делений, и, во-вторых, дать начало не любым, а достаточно определенным видам специализированных клеток. Так, из клеток фетальной печени могут развиться специализированные клетки печени и кроветворные клетки. Из фетальной нервной ткани, соответственно, развиваются более специализированные нервные клетки.

В отличие от ЭСК, ВСК не способны трансформироваться в клетки любых типов. Вместе с тем, установить жёсткие рамки, за которые ВСК выйти бы не смогли, не удалось. В научной литературе почти каждый месяц появляются сообщения об очередных успехах в “направленной дифференцировке” - в частности, из кроветворных ВСК костного мозга удалось нервные, мышечные и клетки печени. Результаты такого рода исследований наводят на мысль о том, что ВСК, всё же способны к трансформации в любые типы клеток, но их “дифференцировочный потенциал” ограничивается окружением, в которое эти клетки попадают.

Постнатальные стволовые клетки

Несмотря на то, что стволовые клетки зрелого организма обладают меньшей потентностью в сравнении с эмбриональными и фетальными стволовыми клетками, то есть могут порождать меньшее количество различных типов клеток, этический аспект их исследования и применения не вызывает серьёзной полемики. Кроме того, возможность использования аутогенного материала обеспечивает эффективность и безопасность лечения. Стволовые клетки взрослого организма можно подразделить на три основных группы: гемопоэтические (кроветворные), мультипотентные мезенхимальные (стромальные) и тканеспецифичные (прогениторные клетки). Иногда в отдельную группу выделяют клетки пуповинной крови, поскольку они являются наименее дифференцированными из всех клеток зрелого организма, то есть обладают наибольшей потентностью. Пуповинная кровь в основном содержит гемопоэтические стволовые клетки, а также мультипотентные мезенхимальные, но в ней присутствуют и другие уникальные разновидности стволовых клеток, при определённых условиях способные дифференцироваться в клетки различных органов и тканей.

Гемопоэтические стволовые клетки

Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) -- мультипотентные стволовые клетки, дающие начало всем клеткам крови миелоидного (моноциты, макрофаги, нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, эритроциты, мегакариоциты и тромбоциты, дендритные клетки) и лимфоидного рядов (Т-лимфоциты, В-лимфоциты и естественные киллеры). Определение гемопоэтических клеток было основательно пересмотрено в течение последних 20 лет. Гемопоэтическая ткань содержит клетки с долгосрочными и краткосрочными возможностями к регенерации, включая мультипотентные, олигопотентные и клетки-предшественники. Миелоидная ткань содержит одну ГСК на 10 000 клеток. ГСК являются неоднородной популяцией. Различают три субпопуляции ГСК, в соответствии с пропорциональным отношением лимфоидного потомства к миелоидному (Л/M). У миелоидно ориентированных ГСК низкое Л/М соотношение (>0, <3), у лимфоидно ориентированных -- высокое (>10). Третья группа состоит из «сбалансированных» ГСК, для которых 3 ? Л/M ? 10. В настоящее время активно исследуются свойства различных групп ГСК, однако промежуточные результаты показывают, что только миелоидно ориентированные и «сбалансированные» ГСК способны к продолжительному самовоспроизведению. Кроме того, эксперименты по трансплантации показали, что каждая группа ГСК преимущественно воссоздаёт свой тип клеток крови, что позволяет предположить наличие наследуемой эпигенетической программы для каждой субпопуляции.

Популяция ГСК формируется во время эмбриогенеза, то есть эмбрионального развития. Доказано, что у млекопитающих первые ГСК обнаруживаются в областях мезодермы, называемых аорта, гонада и мезонефрос, до формирования костного мозга популяция расширяется в фетальной печени. Такие исследования способствуют пониманию механизмов, ответственных за генезис (формирование) и расширение популяции ГСК, и, соответственно, открытию биологических и химических агентов (действующих веществ), которые, в конечном счёте, могут быть использованы для культивации ГСК in vitro.

До начала использования пуповинной крови основным источником ГСК считался костный мозг. Этот источник и сегодня достаточно широко используется в трансплантологии. ГСК располагаются в костном мозге у взрослых, включая бедренные кости, рёбра, мобилизации грудины и другие кости. Клетки могут быть получены непосредственно из бедра при помощи иглы и шприца, или из крови после предварительной обработки цитокинами, включая G-CSF (гранулоцитарный колониестимулирующий фактор), способствующий высвобождению клеток из костного мозга.

Вторым, наиболее важным и перспективным источником ГСК является пуповинная кровь. Концентрация ГСК в пуповинной крови в десять раз выше, чем в костном мозге. Кроме того, у этого источника есть ряд преимуществ. Важнейшие из них:

Возраст. Пуповинная кровь собирается на самом раннем этапе жизни организма. ГСК пуповинной крови максимально активны, поскольку не подвергались негативному воздействию внешней среды (инфекционные заболевания, нездоровое питание и т. д.). ГСК пуповинной крови способны создать большую клеточную популяцию в короткий срок.

Совместимость. Использование аутологичного материала, то есть собственной пуповинной крови гарантирует 100%-ную совместимость. Совместимость с братьями и сёстрами составляет до 25 %, как правило, возможно также использование пуповинной крови ребёнка для лечения других близких родственников. Для сравнения, вероятность нахождения подходящего донора стволовых клеток -- от 1:1000 до 1:1000 000.

По числу различных типов специализированных клеток

Согласно этому виду классификации, выделяют тоти- плюри- мульти- и унипотентные СК.

Тотипотентные (от лат. - всемогущие) СК - первые клетки, образующиеся после деления оплодотворённой яйцеклетки. При пересадке тотипотентной клетки в материнский организм из неё может развиться новый полноценный зародыш.

Плюрипотентные СК - клетки внутриклеточной массы бластоцисты. В процессе эмбрионального развития эти клетки дают начало всем типам соматических клеток человека.

Мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки

Мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК) -- мультипотентные стволовые клетки, способные дифференцироваться в остеобласты (клетки костной ткани), хондроциты (хрящевые клетки) и адипоциты (жировые клетки).

Предшественниками ММСК в эмбриогенный период развития являются мезенхимальные стволовые клетки (МСК). Они могут быть обнаружены в местах распространения мезенхимы, то есть зародышевой соединительной ткани.

Основным источником ММСК является костный мозг. Кроме того, они обнаружены в жировой ткани и ряде других тканей с хорошим кровоснабжением. Существует ряд доказательств того, что естественная тканевая ниша ММСК расположена периваскулярно -- вокруг кровеносных сосудов. Кроме того, ММСК были обнаружены в пульпе молочных зубов, амниотической (околоплодной) жидкости, пуповинной крови и вартоновом студне. Эти источники исследуются, но редко применяются на практике. Например, выделение молодых ММСК из вартонова студня представляет собой крайне трудоёмкий процесс, поскольку клетки в нём также располагаются периваскулярно. В 2005--2006 годах специалисты по ММСК официально определили ряд параметров, которым должны соответствовать клетки, чтобы отнести их к популяции ММСК. Были опубликованы статьи, в которых представлен иммунофенотип ММСК и направления ортодоксальной дифференцировки. К ним относится дифференцировка в клетки костной, жировой и хрящевой тканей. Был проведён ряд экспериментов по дифференцировке ММСК в нейроноподобные клетки, но исследователи по-прежнему сомневаются, что полученные нейроны являются функциональными. Эксперименты также проводятся в области дифференцировки ММСК в миоциты -- клетки мышечной ткани. Важнейшей и наиболее перспективной областью клинического применения ММСК является которансплантация совместно с ГСК в целях улучшения приживления образца костного мозга или стволовых клеток пуповинной крови. Многочисленные исследования показали, что ММСК человека могут избегать отторжения при трансплантации, вступать во взаимодействие с дендритными клетками и Т-лимфоцитами и создавать иммуносупрессивную микросреду посредством выработки цитокинов. Было доказано, что иммуномодулирующие функции ММСК человека повышаются, когда их пересаживают в воспалённую среду с повышенным уровнем гамма-интерферона. Другие исследования противоречат этим выводам, что обусловлено гетерогенной природой изолированных МСК и значительными различиями между ними, в зависимости от способа культивирования.

МСК могут быть активированы в случае необходимости. Однако эффективность их использования относительно низка. Так, к примеру, повреждение мышц даже при трансплантации МСК заживает очень медленно. В настоящее время проводятся исследования по активации МСК. Ранее проведённые исследования по внутривенной трансплантации МСК показали, что этот способ трансплантации часто приводит к кризу отторжения и сепсису. Сегодня признано, что заболевания периферических тканей, например, воспаление кишечника лучше лечить не трансплантацией, а методами, повышающими локальную концентрацию МСК.

Унипотентные СК - стволовые клетки, которые могут дифференцироваться только в один тип специализированных клеток.

В процессе дифференциации тотипотентные клетки становятся плюрипотентными, плюрипотентные - в мульти, мультипотентные - в унипотентные, а унипотентные - переходят в класс коммитированных предшественников, которые не являются стволовыми клетками, так как значительно от них отличаются по способности к самоподдержанию, и другим, характерным для СК признакам.

3. Особенности развития стволовых клеток

3.1 Характеристики эмбриональных стволовых клеток

Плюрипотентность -- способность образовывать любой из примерно 350 типов клеток взрослого организма (у млекопитающих).

Хоуминг -- способность стволовых клеток, при введении их в организм, находить зону повреждения и фиксироваться там, исполняя утраченную функцию.

Тотипотентность -- способность дифференцироваться в целостный организм (11 дней после оплодотворения).

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. 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.

3.2 Методы выделения и культивирования СК

Получение эмбриональных стволовых клеток

Эмбриональные стволовые клетки человека, как предполагает их название, получают от эмбрионов развивающихся из яйцеклеток, оплодотворенных in vitro (вне организма матери) и затем пожертвованных для исследовательских целей проинформированными донорами. Обычно это эмбрионы 4-5-дневного возраста. Они представляют собой полый микроскопический шар клеток, называемый бластоцистой. Бластоциста состоит из трёх структур: трофобласта - слой клеток, окружающий бластоцисту; бластоцели - полость внутри бластоцисты и внутренней клеточной массы - группа клеток (около 30) , расположенных на одном из полюсов бластоцисты. На 5-6 день развития зародыша эмбрион человека состоит из 50-150 клеток. Внутренняя клеточная масса зародыша состоит из 20-40 клеток. Именно эти клетки используются исследователями для выделения и размножения.

Блестящую оболочку бластоцисты разрушают методом ферментативной обработки, после чего, специальным методом элиминируют клетки трофобласта. Затем, ВКМ помещают в пластиковую культуральную чашку, внутренняя поверхность которой покрыта слоем мышиных фибробластов кожи, утративших способность к делению, после соответствующей обработки. Этот слой клеток получил название питающего (фидерного слоя). Его клетки создают «липкую» поверхность, к которой прикрепляются зародышевые СК, а также выделяют вещества, необходимые для роста и размножения зародышевых СК. Они активируют митотическое деление клеток и препятствуют их дифференцировке.

В условиях нормы плюрипотентные свойства эпибласта в раннем эмбриогенезе у мышей сохраняются 4-5 дней. Длительное культивирование возможно в присутствии в культуральной среде особого соединения, получившего название фактор ингибирования лейкемии (leukemia inhibitory factor - LIF). В случае же его отсутствия, плюрипотентность утрачивается, и ЭСК начинают дифференцировку.

Деление культивируемых клеток длится несколько дней, после чего клеточная масса начинает переполнять культуральную чашку. В это время клетки аккуратно пересаживают в новые чашки. Процесс пересаживания (субкультивирование) повторяется многократно в течение многих месяцев. Каждый цикл субкультивирования клеток называется переносом. Через шесть и более месяцев изначальные 20-40 клеток внутренней клеточной массы производят миллионы ЭСК.

Отдельные группы выделенных эмбриональных стволовых клеток могут быть заморожены и переданы в другие лаборатории для дальнейшего культивирования и проведения экспериментов.

Приведём некоторые особенности СК, получаемых из внутренней клеточной массы эмбрионов (бластоцист) на предимплантационной стадии.

1) Они являются плюрипотентными.

2) Стабильно диплоидны и сохраняют нормальный кариотип в условиях in vitro.

3) Обладать способностью к неограниченному делению и, при условии создания специальной среды, не дифференцироваться.

4) В случае отсутствия в среде особых факторов способны спонтанно дифференцироваться в многочисленные типы клеток - производные трех зародышевых листков: эктодермы, энтодермы, мезодермы.

Именно такая спонтанная дифференцировка ЭСК долгое время не давала возможность получить культуры клеток определённого типа. Однако в последнее время удалось “расшифровать” комбинации ростовых факторов ускоряющих развитие одних и тормозящих развитие других линий дифференциации ЭСК.

5) Процесс дифференциации может происходить как в условиях in vitro, так и в тератомах (опухолях, образующихся после инъецирования суспензии ЭСК подкожно или в перитонеальную полость иммунодефицитных животных).

6) При имплантации в «хозяйскую» бластоцисту и агрегации с реципиентным эмбрионом ЭСК должна обладать свойством давать начало многочисленным производным, которые участвуют в образовании всех тканей организма, включая герменальную, и приводить к образованию химер.

7) Эмбриональные СК обладают способностью синтезировать теломеразу - рибонуклеопротен, доставляющий концевые повторы к теломерам хромосом, поддерживая их длину на постоянном уровне. С этим ферментом связана бессмертностьЭСК.

Получение ВСК

В качестве источников ВСК используют:

1. костный мозг

2. слизистую оболочку носоглотки в районе обонятельных рецепторов

3. жировую ткань

4. плацентарную и пуповинную кровь новорожденных

5. собственную плаценту

Костный мозг - относительно богат стволовыми клетками. Однако взятие образцов костного мозга представляет собой чрезвычайно болезненную процедуру.

Слизистая носоглотки - содержит частично детерминированные СК, способные дифференцироваться в клетки нервной ткани. Следовательно, эти клетки могут быть использованы для лечения патологий нервной системы.

Одним из достоинств данного метода является то, что соскоб со слизистой оболочки может быть легко произведён под местным наркозом.

Жировая ткань - содержит мезенхимальные СК, способные дифференцироваться в клетки как жировой, так и хрящевой, костной и, даже мышечной ткани. Жировая ткань с целью выделения СК может быть легко получена при липосакции.

Плацентарная и пуповинная кровь - очень богата стволовыми клетками. Использование пуповинной крови в качестве источника СК получило широкое распространение в связи с тем, что: во-первых - её сравнительно легко получить, а во-вторых, что также является крайне важным - она идеально подходит ребёнку.

Плацента - в 2001г. Было опубликовано сообщение, что американская фирма AnthroGen получила из человеческой плаценты значительное количество СК, способных дифференцироваться в кожные, кровяные, мышечные и нервные клетки. По данным этой фирмы, количество полученных ими стволовых клеток в 10 раз превышает количество клеток, получаемых из пуповинной крови. Таким образом, плацента может стать одним из наиболее перспективных источников СК для ауто- и аллотрансплантаций.

Необходимо, также отметить, что, помимо вышеуказанных источников для получения СК используют, также абортивные ткани. Количество СК в которых, составляет около 5%, а сами СК, полученные, из абортивных тканей называются фетальными. Их выделяют из тканей эмбрионов, полученных в результате медицинского аборта на сроке от пяти, до двенадцати недель, по специально разработанной методике. Выращиваются культуры фетальных СК примерно по такой же схеме, как и “обычные”. После этого весь обработанный материал тщательно очищается, тестируется и сертифицируется.

3.3 Физиологическая роль СК

Физиологическая роль ЭСК в организме - строительство, а ВСК - ремонт. ЭСК являются источником первичного клеточного сырья, так как они дают начало всем типам клеток человеческого организма. Эмбриональные стволовые клетки бластоцисты делятся и передают генетический материал образующимся клеточным поколениям. Затем, в процессе развития зародыша происходит активация генов эмбриогенеза, ответственных за процессы специализации эмбриональных клеток и последующее формирование органов. А ВСК - находятся в специальных участках тканей и могут сохраняться в “спящем” состоянии (т.е. не подвергаться дальнейшей дифференциации) в течение длительного времени и при необходимости обеспечивать регенерацию тканевых структур (являются камбиальным резервом).

Подытожив всё вышесказанное, роль всех СК вцелом, можно свести к трём главным функциям: построению, сохранению и обеспечению целостности организма.

Таким образом, научившись использовать стволовые клетки, мы сможем осуществлять коррекцию этих жизненноважных для организма функций на качественно новом уровне.

4. Использование стволовых клеток в медицине

Использование стволовых клеток крови - это новое направление медицины, которое способно перевернуть традиционные представления о возможностях лечения многих болезней: от инфаркта и инсульта до цирроза печени и рака крови.

Связывают со стволовыми клетками также надежду на излечение болезней, способы преодоления которых пока не найдены. В частности - различных поражений нервной системы, таких как болезнь Паркинсона или Альцгеймера. Некоторые исследования показали, что препарат заметно замедляет старение. Ученые считают очень перспективным использование пуповинной крови, в которой содержится громадное количество стволовых клеток. В мире испытано ее применение при лечении 53 заболеваний, результаты весьма обнадеживают. Такая кровь используется, например, при детском лейкозе, ее начали применять и при лечении взрослых пациентов. Создаются и первые препараты из стволовых клеток: в США проходит первую стадию клинических испытаний клеточное лекарство для восстановления мениска и т.д.

Стволовыми называют клетки, не имеющие специализации и способные делиться и развиться в любой вид ткани. Это значит, что в организме взрослого человека существуют клетки, прошедшие все положенные этапы эмбрионального развития, но сохранившие способность при определенных условиях превращаться практически во все виды взрослых тканей - к примеру, в скелетные мышцы, костную ткань, клетки нервной ткани - нейроны, ткань печени, поджелудочной железы и так далее.

Сейчас уже стало ясно и практически доказано, что такие клетки - это универсальные "запасные" части, которые используются организмом для восстановления или "починки" разных тканей. И "центральным складом" этих клеток является костный мозг.

Все больше подтверждений находит гипотеза, согласно которой во взрослом организме существует центральное депо "запасных частей" в виде универсальных мультипотентных стволовых клеток костного мозга, которые приходят на помощь в тех критических для организма ситуациях, когда локальных тканевых ресурсов оказывается недостаточно. Подобно бригаде скорой медицинской помощи стволовые клетки костного мозга, еще именуемые в медицине как мезенхимные клетки, способны преодолевать значительные расстояния, чтобы попасть в зону катастрофы, находить участки повреждения и "латать" дефекты самых различных органов и тканей. Хорошие результаты получены при использовании мезенхимных стволовых клеток у больных инфарктом миокарда, при мозговых инсультах, при различных заболеваниях печени.

Клеточная терапия - это направление медицинской науки, которое может стать основой для лечения наиболее распространенных заболеваний сердечнососудистой и центральной нервной системы, опорно-двигательного аппарата, печени, других органов.

Специалистами в области клеточных технологий созданы современные методики и соответствующие устройства по получению стволовых клеток не только из ткани костного мозга, но и из периферической крови, плаценты, пуповинной крови. Клиническая практика показывает высокую лечебную эффективность их использования в различных профилях практической медицины (сердечнососудистые заболевания, болезни печени, органов пищеварения, кроветворной системы, опорно-двигательного аппарата, нервной системы, психической сферы, почек, мужской и женской половой сферы и др.).

Стволовые клетки - пожалуй, один из самых сильных факторов естественной стимуляции иммунной системы, повышения активности систем защиты организма от патологических внешних факторов, включая экологическое неблагополучие.

Наиболее ярко положительные результаты клеточной терапии могут проявиться у больных с заболеваниями печени (активный гепатит, цирроз печени, аутоиммунный гепатит и др.), тяжелыми болезнями кишечника (неспецифический язвенный колит, болезнь Крона).

Незаменима терапия стволовыми клетками в качестве реабилитации (восстановительного лечения) больных, перенесших тяжелые оперативные вмешательства, травмы, роды.

Особый раздел практического применения клеточной терапии посвящен проблемам лечения и профилактики преждевременного и патологического старения организма, омоложения органов и тканей. Применение стволовых клеток у лиц с высокими темпами старения, опережающими паспортный возраст, позволяет повысить все основные функции организма, общий жизненный тонус человека, его физическую и умственную работоспособность, приблизить биологический возраст к паспортному возрасту за счет физиологического омоложения организма.

Применение стволовых клеток не является самостоятельным методом лечения болезней старения человека. Лечение стволовыми клетками способно существенно повысить эффективность и улучшить результаты любых методов лечения заболеваний и патологических процессов в организме, особенно плохо поддающихся обычной терапии.

Открыл стволовые клетки для науки наш соотечественник Александр Максимов в 1908 году. В 1960-70 годы ученые Иосиф Чертков и Александр Фриденштейн провели пионерские работы по этой теме, и их исследования были продолжены по всему миру.

Сейчас подобные технологии могут законно использовать в практике только те медицинские учреждения, которые имеют соответствующую лицензию. Это ряд в первую очередь государственных структур.

Основные направления развития биомедицинских клеточных технологий в настоящее время:

- технологии культивирования (получения, хранения) СК

- создание банков СК

- клеточная трансплантология

- терапевтическое клонирование

- тканевая инженерия

- регенеративная медицина

В 2000 г. в США был создан специальный институт - WiCell Reserch Institute. Основной задачей которого, является выращивание и предоставление линий СК для научных и лечебных целей.

Банк СК - при рождении ребёнка, образцы СК, собранные из его пуповинной крови, будут замораживаться, и храниться в такого рода банках. Создание подобных банков представляется весьма перспективным, так как в случае заболевания человек сможет воспользоваться для трансплантации “своими собственными”, а не “чужими” стволовыми клетками.

Эта идея уже реализуется в США и ряде других стран. Подавляющее большинство зарегистрированных банков СК являются частными и находятся на полной самоокупаемости. В среднем, сумма контракта, который заключает такой банк с родителями ребёнка составляет от 500 до 1800 дол., а ежегодная доплата за хранение - 75-150 дол.

Клеточная трансплантология - это ауто- и аллотрансплантация выращенных СК на место повреждённых или состарившихся клеток и тканей.

Терапевтическое клонирование - это клонирование, целью которого является не рождение живого существа, а искусственное создание клеток, генетически идентичных пациенту для восстановления его утраченных или разрушенных тканей.

Тканевая инженерия - совмещает две биотехнологии - клонирования и культивирования. Методом терапевтического клонирования выращивают культуру ЭСК с генотипом пациента, в которую затем добавляют факторы, стимулирующие дифференциацию клеток этой культуры в ткани определённого типа. Тканевая инженерия позволяет создавать ткани и органы, генотип которых идентичен генотипу пациента. На первый взгляд звучит фантастически, но использованию этой технологии позволило уже сейчас добиться конкретных результатов, к числу которых относятся: регенерация кожи, хрящей, кости; выращивание сердечной ткани на основе из растворимых биополимеров, реконструкция клапанов сердца, скелетно-сышечной и нервной ткани, печени, мочеполовых путей. Есть сведения, подтверждающие успешное клиническое применение полученных трансплантатов.

Все вышеперечисленные технологии можно объединить в одно новое направление, получившее название - регенеративная медицина.

Рассмотрим успехи регенеративной медицины в лечении некоторых конкретных заболеваний.

Клиническое применение СК

Особо значительные успехи практического применения СК уже достигнуты в трёх областях:

1 лечении ожогов и заживлении ран

2 терапии острого инфаркта миокарда

3 лечении онкологических больных

Лечение ожогов и ран - создание искусственной кожи, выращенной методами тканевой инженерии. При трансплантации такой кожи обеспечивается уменьшение общей площади раневой поверхности и, как следствие - быстрое заживление ран, существенно снижается опасность развития осложнений. Эта методика применяется в институте хирургии им. А.В. Вишневского РАМН, где с 1989 года выполнено более 600 трансплантаций культивированных аллофибробластов больным с обширными пограничными ожогами IIIА степени и длительно незаживающими остаточными ранами.

Лечение онкологических больных - ауто- и аллотрансплантация стволовых клеток костного, позволяет восстановить его кроветворную активность, которая частично утрачивается после применения интенсивной химио- и радиотерапии. Благодаря использованию трансплантации костного мозга в Белорусском Центре гематологии и трансплантологии удалось повысить выживаемость за 3-5 лет с 50% (без трансплантации) до 70-90%.

В 2012 году для глиобластомы, папилломы и карциномы кожи и аденомы кишечника было доказано существование ограниченного пула особых раковых стволовых клеток, которые являются предшественниками других клеток, и именно они отвечают за образование и рост опухоли.

Терапия острого инфаркта миокарда - проводится с целью восстановления тканей сердца после инфаркта миокарда (ИМ), что достигается за счёт регенерации кардиомиоцитов и образования новых капилляров. По мнению многих исследователей, наилучшим потенциалом для восстановления функции сердца после инфаркта миокарда обладают СК костного мозга: их трансплантация индуцирует мио- и ангиогенез, улучшает гемодинамику.

Выводы

СК не имеют внутренней причины старения, выполняют свою функцию по самообновлению организма до конца жизни и противодействуют старению. Под влиянием возрастного изменения микроокружения в стареющем организме изменяются и функции СК. Использование последних достижений в изучении СК позволяет эффективно корректировать возрастные изменения организма с помощью клеточной терапии и увеличить среднюю ПЖ человека до индивидуального предельного срока. Дальнейшее увеличение максимальной ПЖ возможно при взаимодействии на старение организма, причиной которого являются СК. В ряду поколений организмов СК ответственны как за бесполое, так половое размножение, т.е. в филогенезе наблюдается непрерывность линий половых и СК, что обеспечивает бессмертие жизни на Земле. Для продления жизни млекопитающих и человека необходимо замедлять старение. В настоящее время единственным способом замедления старения и продления жизни человека представляется создание периодического замедления обмена веществ, гипобиоза, с помощью специальных тренировок.

В заключении хочется отметить, что изучение и использование на практике СК - одна из немногих, областей медицины, в которых Узбекистан отстаёт от других стран. Предпосылками к этому явились, на мой взгляд, такие характерные особенности, нашей страны, как религиозность большей части населения ещё 20-30 лет назад и отсутствие поддержки развития клеточной терапии со стороны государства.

Использованная литература

1. ria.ru/spravka/20101111/295115099.html.

2. www.bsmu.by/index.php?option=com_content….

3. wsyachina.narod.ru/stroma_cell_2.html.

4. bibifond/ru?view/aspx?id=433074.

5. Эмбриональные стволовые клетки: фундаментальная биология и медицина/Репин В.С., Ржанинова А.

6. Барамия М.Г. Канцерогенез, старение и продолжительность жизни. // Успехи современной биологии 1988.

7. Чернилевский В. Е. Искусственный гипобиоз как способ продления жизни. // Профилактика старения. Ежегодник НГЦ. 2001.

Размещено на Allbest.ru