Стволовые клетки

ЗдоровьеОт всех болезней:
Кому и зачем нужны стволовые клетки

Возможны ли зубы из пробирки

Когда стало понятно, что нервные клетки всё-таки восстанавливаются благодаря стволовым, началось активное изучение того, как с их помощью лечить пациентов с заболеваниями нервной системы. Это болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз, болезнь Альцгеймера, травмы спинного мозга, рассеянный склероз. Учитывая, что эмбриональная стволовая клетка может превратиться в любую другую, они теоретически могут использоваться и у пациентов с заболеваниями сердца, печени или костей.

Для лечения некоторых из этих болезней стволовые клетки уже применялись у человека в порядке эксперимента, а для других есть пока только данные исследований у животных или вообще лишь теоретические выкладки. Что касается новостей вроде «учёные вырастили зубы из стволовых клеток» — обольщаться не стоит. Возможно, в будущем от зубных имплантатов действительно удастся отказаться, но пока получилось стимулировать рост ткани зуба человека лишь в пробирке.

Нужно ли хранить клетки
про запас

Как и вокруг любого потенциального лекарства «от всего» или средства омоложения, вокруг стволовых клеток сформировался дорогостоящий бизнес: всё чаще предлагаются услуги по выделению и хранению стволовых клеток «на всякий случай». Действительно, у тех же стоматологических стволовых клеток огромный потенциал — но никто не знает, когда их смогут применять на практике для лечения, например, заболеваний сердца. А сервис по их заморозке стоматологи предлагают уже сейчас. Такие услуги обычно продают с формулировкой «если у вас разовьётся редкое заболевание, стволовые клетки спасут вашу жизнь» — но не факт, что в таком случае они уже будут применяться для лечения конкретного заболевания.

Ещё один распространённый вариант — банк пуповинной крови; чтобы сохранить в нём стволовые клетки, пуповину нужно перерезать как можно раньше после рождения ребёнка, буквально в течение пары секунд. Эти банки бывают двух видов: частные и публичные (чаще всего с государственным финансированием). В публичный банк кровь отдаётся бесплатно — но воспользоваться ею конкретный ребёнок уже не сможет. Образец анонимизируют для хранения, полностью описав его характеристики, и могут через какое-то время выдать по запросу той или иной больницы, чтобы провести трансплантацию. Пуповинная кровь и стволовые клетки из публичных банков могут использоваться и в исследовательских целях.

В частном банке за хранение крови нужно платить, но в случае необходимости — например, если у ребёнка диагностировали лейкоз — собственные стволовые клетки действительно могут спасти жизнь. Правда, пока, по данным исследователей, вероятность того, что до двадцати одного года у человека разовьётся заболевание, вылечить которое можно будет его собственными стволовыми клетками, составляет от 0,005 % до 0,04 % — то есть стремится к нулю. Вероятность того, что стволовые клетки пригодятся для лечения кого-то из кровных родственников, ещё ниже. Вероятно, эти показатели повысятся, когда стволовые клетки действительно начнут использоваться в лечении частых заболеваний — инсультов или сахарного диабета. Но на сегодняшний день услуги частного банка пуповинной крови лишь способ потратить немалые деньги.

Зачем стволовые клетки добавляют в кремы

В косметику действительно добавляют стволовые клетки — но не человеческие или животные, а растительные; один из самых популярных источников клеток для этого — яблоня. Понятно, что в составе крема ни размножаться, ни дифференцироваться клетки не могут — но это и не нужно. Этими растительными клетками никто не пытается заменить человеческие: из стволовой клетки яблони, даже если бы она могла сохранить свойство к размножению, не получились бы новые клетки кожи человека.

У разработчиков косметики совсем другие задачи: стволовые клетки растений содержат активные субстанции, поддерживающие чувствительность клеток кожи к гормонам и нейромедиаторам — веществам, передающим самые разные сигналы в организме. Эксперименты показывают, что составы с растительными стволовыми клетками делают обратимыми возрастные изменения кожи и замедляют старение волосяных фолликулов — но нужно понимать, что в данном случае действие стволовых клеток не прямое, как при лечении лейкоза, а косвенное.

Наука — океан, открытый как для ладьи, так и для фрегата. Один перевозит по нему слитки золота, другой удит в нем сельдей.

Эдуард Булвер-Литтон

Человеческое тело состоит из сотен типов жизненно важных клеток. Эти клетки отвечают за ежедневную поддержку функций организма: сердцебиение, активность мозга, очистку крови, своевременное обновление клеток кожи. Если у животных клеток есть типовое строение, чем же тогда отличаются, к примеру, клетки сердца и клетки печени?

Медицина торжественно обещает человечеству принципиально новый способ омоложения и избавления от смертельных болезней. И имя панацеи — стволовые клетки. Александр Александрович Максимов (1874-1928) — российско-американский гистолог и эмбриолог. Ввел в науку понятие о стволовых клетках. Что же они собой представляют?

Стволовая клетка — это незрелая клетка, способная к самообновлению и развитию в специализированные клетки организма. Миллиарды клеток растущего организма происходят из одной-единственной клетки — зиготы. Она образуется в результате слияния мужской и женской гамет. Эта единственная клетка содержит не только генетическую информацию, но и предначертанную заранее схему развития. Оплодотворенная яйцеклетка делится и дает жизнь новым клеткам. На эмбриональном уровне эти молодые клетки пока не имеют специальных функций, ведь у зародыша еще не сформированы органы и ткани. Это эмбриональные стволовые клетки, геном которых находится в «нулевой точке». В них еще нет клеточной специализации, а значит, из такой «заготовки» могут развиться любые клетки.

Так чем же могут быть полезны стволовые клетки? Во-первых, они восстанавливают поврежденные участки органов и тканей. Получив сигнал о «неполадке», по кровяному руслу стволовые клетки устремляются к пораженному органу. Прибыв на место, они прикрепляются к месту разрыва или перелома и превращаются в необходимые клетки: костные, мышечные, печеночные, сердечные и даже нервные. Так происходит процесс регенерации тканей.

Человеческий организм содержит примерно 50 миллиардов стволовых клеток, которые регулярно обновляются. С годами количество живых «кирпичиков» сокращается — их работа увеличивается, а заменить их нечем. Угасать они начинают уже к 20 годам, а в 70 лет их остается совсем мало. Стволовые клетки пожилых людей не так универсальны. Они еще могут превратиться в кровяные клетки, а в нервные — уже нет. Ученые научились направлять стволовые клетки в нужное русло.

Стволовые клетки по возможности к трансформации подразделяются на:

  • тотипотентные, способные превращаться в любые клетки организма;
  • плюрипотентные, образуют множество различных видов клеток, но не целый организм;
  • мультипотентные, превращаются только в клетки тех тканей, из которых они были взяты;
  • унипотентные, способны дать начало только одному типу клеток.

Какие же источники стволовых клеток используются в этих целях сегодня? Как правило, для «добычи» универсальных клеток используют костный мозг, пуповинную кровь, эмбрионы, ставшие жертвами абортов, и другие части организма человека.

  • Костный мозг. Человек может стать донором стволовых клеток для самого себя. Особую ценность представляют стромальные стволовые клетки. Они способны «забыть» о своей принадлежности к костному мозгу и трансформироваться в клетки костной ткани, хрящей и жира. Стволовые клетки извлекают из костного мозга, наращивают и вводят обратно в организм. Они направляются к «больному месту».
  • Пуповинная кровь. Кровь из пуповины, собранная после рождения ребенка, очень богата стволовыми клетками. Ее помещают в специальное хранилище — криобанк — и используют в дальнейшем для восстановления практически любой ткани и органа. Американским ученым удалось получить стволовые клетки из человеческой плаценты. Оказалось, что там их количество в 10 раз больше, чем в пуповинной крови. Такие клетки способны преобразовываться в кожные, кровяные, мышечные и нервные.
  • Абортивный материал. Эмбрионы 9-12 недель беременности — источник фетальных стволовых клеток. Существуют юридические и этические аспекты, окутывающие этот способ сбора стволовых клеток ореолом противоречий. Такие клетки могут вызвать отторжение трансплантата. В случае недобросовестности специалистов, не проверивших биологический материал, пациент может быть заражен вирусным гепатитом, СПИДом и цитомегаловирусом.

ИНТЕРЕСНЫЕ ЦИФРЫ

В организме новорожденного младенца на 1 стволовую клетку приходится 10 тысяч других. В возрасте 20-25 лет остается 1 стволовая клетка на 100 тысяч, а в 50 лет — на 500 тысяч.

МИКРООКРУЖЕНИЕ СТВОЛОВОЙ КЛЕТКИ

Термин «ниша стволовой клетки» в 1978 году предложил Р. Скофилд. Так он назвал микроокружение стволовой клетки. Ниша — это связующее звено контроля и регуляции между клеткой и организмом. Ее функции:

  • обеспечение стволовой клетки факторами, необходимыми для ее жизнедеятельности;
  • взаимный контроль и обмен информацией между клетками, координация их действий;
  • координация между различными популяциями клеток, регулирование их ориентации и местоположения.

ОДИН В ПОЛЕ НЕ ВОИН

Несмотря на амбиции, стволовые клетки не справятся с возлагаемыми на них задачами в одиночку. Как в человеческом обществе существует множество профессий, клетки внутри нас тоже трудятся во благо организма.

Костный мозг — кроветворный орган, расположенный в губчатых и трубчатых костях. Его населяют различные виды клеток. Если посмотреть на срез костного мозга в микроскоп, в нем можно увидеть участки кости, в которых представлены клетки костной ткани. Также обнаруживаются наполненные кровью синусоиды. Рядом с сосудами расположены нервные волокна. Здесь же находятся крупные жировые клетки, количество которых увеличивается с возрастом. Но так как главной функцией костного мозга является производство крови, его основную массу составляют клетки крови на разных стадиях трансформации. Среди них можно выделить гемопоэтические стволовые клетки (ГСК). Это примитивные клетки, дающие начало всем клеткам крови, они способны поддерживать постоянное количество на протяжении всей жизни организма.

Уникальным свойством всех стволовых клеток является способность к самообновлению. Так называют симметричное деление с образованием идентичных копий материнской клетки. Так, гемопоэтическая стволовая клетка может практически бесконечно штамповать собственные копии и не погибать. Часть стволовых клеток находится в состоянии покоя: они неактивны и не участвуют в клеточном цикле. Но проснувшись, такая стволовая клетка делает важный выбор.

Если клетка решила превратиться в специализированную клетку, она приступает к асимметричному делению. В результате образуется «выбравший свой путь» предшественник.

Каким же образом стволовая клетка решает, оставаться ей незрелой или повзрослеть? И как она выбирает будущую профессию? Важную роль в выборе играет окружение стволовой клетки. В первую очередь, это различные виды клеток, формирующие нишу. Например, одни «соседи» держат клетку в состоянии покоя, в то время как другие стимулируют ее на трансформацию.

Вместе с окружающими клетками на ГСК воздействуют растворимые вещества — цитокины и ростовые факторы. Часть из них вырабатывается клетками ниши, другие синтезируются в других органах, например в почках и паращитовидной железе. Некоторые вещества продляют состояние покоя клетки, способствуя ее самообновлению. Другие заставляют задуматься о выборе будущей профессии. Также в регуляции участвует нервная система, передавая сигналы о ситуации в организме.

Как уже было сказано выше, стволовые клетки нашего организма – это уникальные структуры. Их можно сравнить со складом запчастей, из которых можно собрать абсолютно любую машину при ее поломке, и даже выпустить десять новых взамен разбитой старой. Пока склад не отпускает детали, он требует обслуживания, и вроде бы не нужен. Но стоит только произойти несчастью – и он тут же включается в работу.

Точно так ведут себя и стволовые клетки нашего организма. У нас они существуют в красном костном мозге. Стволовые клетки мозга – «рабочие лошадки». Они постоянно принимают участие в процессе гемопоэза, или кроветворения. Их «заставили» работать потому, что кровь нужно постоянно обновлять. Они умеют создавать только клетки крови, а все остальные клетки создают с большой неохотой: информация об их синтезе покоится на дне «генетической памяти».

Отдельные виды стволовых клеток мозга занимаются эритропоэзом, другие – лейкопоэзом, третьи – синтезом тромбоцитов. Такие узкоспециализированные клетки называются унипотентными, то есть «могущими» что-то одно. Но их источником все равно, является единая полипотентная клетка, которая и делится на другие виды, в зависимости от потребности в тех или иных клетках крови. Делясь пополам, они накапливаются в количестве, которое может обеспечить кровь новыми клетками. Истинно полипотентных клеток в костном мозге мало, они «спят», и их организм использует в случае крайней нужды.

Вернемся к «дыркам» от бубликов

Но где-нибудь в организме существуют полипотентные клетки? У взрослых людей – практически нет. Поскольку нет такой потребности в обновлении и создании новых тканей. А у ребенка такая потребность есть. Конечно, большинство из этих тканей формируется в первом триместре внутриутробного развития.

Наиболее сильными и высокоактивными являются стволовые клетки пуповинной крови и стволовые клетки молочных зубов. Молочные зубы – это «последний всплеск», во время которого производятся новые многоклеточные структуры в организме «с нуля». Чтобы не задействовать иные организмы генетической памяти, стволовые клетки находятся в «спящем» состоянии, и, когда понадобится, у малыша появляются молочные зубки. Когда они выпадают, то пульпа молочных зубов содержит эти клетки.

Если их ввести в какой-либо орган или ткань, нуждающиеся в «ремонте», то они вспомнят, где находятся – это подскажет им микроокружение и специфические биохимические сигналы. Они начнут делиться и восстанавливать участок поврежденной ткани. Это может быть участок миокарда, который подвергся рубцеванию вследствие инфаркта, либо вещество головного мозга, утратившее проводящие пути вследствие инсульта.

Для этого существуют клеточные технологии, и теперь вы знаете, зачем хранить стволовые клетки. А как же пуповинная кровь? И почему она лучше?

О пуповине

В народе «пуповиной» часто называют главное, неотделимое и передающее важную связь, без чего не может развиться принимающая сторона. Например, как было написано у лучшего отечественного драматурга Николая Эрдмана в пьесе «Самоубийца», что «гаммы – есть пуповина музыки. Одолев сию пуповину, вы рождаетесь как музыкант». Это, конечно шутка. Но пуповина, соединяющая мать с малышом, закладывается гораздо раньше, чем молочные зубки.

Пуповинная кровь сама по себе очень ценна, поскольку содержит «память» о фетальном, или плодном, периоде внутриутробного развития, и даже раньше. Плацентация, то есть образование плаценты и пуповины, происходит в месячном возрасте, когда до родов остается 8 месяцев.

Пуповинная кровь, которая может быть собрана после родов, содержит в достаточном количестве стволовые клетки, чтобы при необходимости провести операцию трансплантации стволовых клеток у пациента с небольшой массой тела. Но в настоящее время возможны различные сочетания вариантов клеточной терапии, позволяющие увеличить массу тела. В некоторых случаях, например, при лечении инсультов (пока проводятся успешные эксперименты с внедрением в клиническую практику) масса человека не имеет значения, поскольку речь не идет об образовании 4–5 л крови, как при пересадке красного костного мозга.

В пуповине находятся клетки, которые способны обладать большей полипотентностью, поскольку они «участвовали во времена великого строительства». Их сбор и хранение в банках пуповинной крови может облегчить лечение выросшего малыша при возникновении различных чрезвычайных ситуаций.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *