Що таке стовбурові клітини
Один з розділів регенеративної клітинної медицини, який обіцяє людям лікування від багатьох важких хвороб - це вивчення так званих стовбурових клітин (СК). Стовбурові клітини - це незріла клітина, здатна до самооновлення і розвитку в спеціалізовані клітини організму.
Мільярди клітин зростаючого організму (людини або тварини) відбуваються всього лише з однієї клітини (зиготи), яка утворюється в результаті злиття чоловічої та жіночої гамет. Ця єдина клітина містить не тільки інформацію про організм, але і схему її послідовного розвитку. В ході ембріогенезу запліднена яйцеклітина ділиться і дає початок клітинам, що не має інших функцій, крім передачі генетичного матеріалу в наступні клітинні покоління. Це ембріональні стовбурові клітини (ЕСК), геном яких знаходиться в «нульовій точці»; механізми, що визначають спеціалізацію, ще не включені, з них потенційно можуть розвинутися будь-які клітини.
У дорослому організмі стовбурові клітини знаходяться, в основному, в кістковому мозку і, в дуже невеликих кількостях, у всіх органах і тканинах.
Вони забезпечують відновлення пошкоджених ділянок органів і тканин. Стовбурові клітини. отримавши від регулюючих систем сигнали про будь-якої "неполадку", по кров'яному руслу спрямовуються до ураженого органу. Вони можуть відновити практично будь-яке пошкодження, перетворюючись на місці в необхідні організму клітини (кісткові, гладком'язові, печінкові, серцевого м'яза або навіть нервові) і стимулюючи внутрішні резерви організму до регенерації (відновленню) органу або тканини.
Високодиференційовані клітини (кардіоміоцити, нейрони) практично не діляться, в той час як менш диференційовані клітини - фібробласти, гепатоцити частково зберігають здатність до розмноження і при певних умовах діляться і збільшують своє число. Загальною закономірністю є те, що якщо клітина вийшла на етап диференціювання, то кількість поділів, яке вона може пройти, обмежена. Так, наприклад, для фибробласта ліміт поділок становить 50 поділок, для стовбурової клітини крові - 100. Описане явище має велике біологічне значення: в разі, якщо сталася поломка в геномі клітини, мутація буде розтиражована в обмеженій кількості і не зіграє великої ролі для організму в цілому.
Запас стовбурових клітин дорослого організму дуже невеликий. Тому трапляється так, що оновити втрачені клітини організм самостійно вже не в змозі: або вогнище ураження занадто великий, або організм ослаблений, або вік уже не той. Чи можна допомогти хворому вилікуватися від цирозу, інсульту, паралічу, діабету, низки захворювань нервової системи? Уже сьогодні вчені вміють направляти стовбурові клітини "по потрібному шляху". Досягнення в цій галузі клітинної медицини роблять можливості терапевтичного використання стовбурових клітин практично безмежними.
Про стовбурові клітини
Відомо, що кожна людина походить від тата і мами, вірніше, від з'єднання маминої яйцеклітини і татового сперматозоїда в процесі приємного проведення часу. Тобто походження всього того, що у нас є - шкіра, м'язи, волосяний покрив, внутрішні органи, ми зобов'язані двом клітинам, які об'єдналися в одну - зиготу.
В ході ембріогенезу зигота ділиться і дає початок клітинам, що не має інших функцій, крім передачі генетичного матеріалу в наступні клітинні покоління. Це ембріональні стовбурові клітини. Геном цих недиференційованих клітин знаходиться в «нульовій точці», механізми, що визначають спеціалізацію ще не включені. Це клітини - аноніми, клітини «без імені та по батькові». З них розвиваються будь-які високодиференційовані клітини організму (кардіоміоцити, нейрони та інше).
Після розподілу між собою обов'язків, високодиференційовані клітини закриваються для подальшого редагування та можуть бути доступні тільки для «читання», причому кожна - в певному форматі: нервова клітина - це тільки нервова клітина, нездатна брати участь в створенні епітеліальної тканини або входити до складу міокарда і т . п. Для клітин дорослого організму характерна кастовість: кожна група виконує свою роботу і не заважає діяльності клітин іншої групи. У той же час деяким стовбуровим клітинам вдається все ж вислизнути від визначеності і залишитися доступними для подальшого редагування тільки в разі крайньої необхідності. Залежно від потреб і прагнень вони можуть перетворитися в будь-яку високодиференційовану клітину організму, тобто стовбурові клітини - це універсальний будівельний матеріал, з якого виростає все, «що завгодно»: від нейронів головного мозку і кров'яних тілець до клітин тканин, що вистилають кишечник, і інших внутрішніх органів.
Поки людському організму добре, стовбурові клітини вільно і незалежно «блукають» по його просторах, нескінченно дупліціруясь під дією певного гена. Вони безробітні. І як тільки стовбурові клітини отримують генетичний сигнал на «біржі праці» (неполадка, пошкодження тканини або органу), вони по кров'яному руслу спрямовуються до ураженого органу. Вони можуть знайти практично будь-яке пошкодження, перетворюючись на місці в необхідні організму клітини (кісткові, гладком'язові, печінкові, нервові і т. Д.).
Людський організм містить приблизно 50 мільярдів стовбурових клітин, які регулярно оновлюються. З роками кількість таких живих «цеглинок» скорочується - для них знаходиться все більше роботи, а замінити їх нікому. Згасати вони починають уже до 20 років, а в 70 років їх залишається зовсім трохи. Більш того, стовбурові клітини немолодого індивідуума вже не так універсальні - в клітини крові вони перетворитися ще можуть, а в нервові - вже не в силах. У зв'язку з цим, до старості людина починає нагадувати висушений плід.
Замінити ледачі, старі або хворі клітини організму, щоб продовжити активне життя, допомагає штучне внесення стовбурових клітин в організм. Уже сьогодні вчені можуть отримувати стовбурові клітини, культивувати і направляти їх по «потрібному шляху». Досягнення в галузі клітинної медицини роблять можливості терапевтичного використання стовбурових клітин практично безмежними. З'явилася реальна надія на одужання величезної кількості найрізноманітніших захворювань.
Які ж джерела стовбурових клітин використовуються в цих цілях сьогодні? «Порятунок потопаючих - справа рук самих потопаючих», тому людина може стати донором стовбурових клітин для себе самого. Найбільша їх кількість перебувати в кістковому мозку таза. Стромальні стовбурові клітини витягуються звідти за допомогою пункції. Потім, в лабораторних умовах особливим чином їх мобілізують, нарощують і вводять назад в організм, де за участю спеціальних сигнальних речовин, вони направляються до «хворого місця». Слід зазначити, що навіть з однією єдиною стромальной клітини можна виростити колонії. І вже зовсім неймовірна метаморфоза - стромальні стовбурові клітини можуть настільки «забути» про своє кістковому мозковому походження, що під впливом певних факторів перетворюються в нервові клітини (нейрони) або клітини серцевого м'яза.
Показано, що через 2 тижні після додавання спеціального сигнального речовини в культуру стромальних клітин, вони вже на 80% складаються з нейронів. 90% стромальних клітин, введених в зону інфаркту, повністю перероджуються в клітини серцевого м'яза, відновлюючи функції міокарда практично повністю. Однак стромальні клітини дорослого організму мають обмеженою функціональністю, тобто їхня можлива тканинна спеціалізація в тій чи іншій мірі лімітована. Крім цього всі стовбурові клітини дорослої людини каталогізовані і забезпечені спеціальним штампиком: «моє». Так що донорство в цій області може призвести до виникнення протистояння, званого «трансплантат - проти господаря».
Ще одне джерело стовбурових клітин є пуповинна кров, зібрана після народження дитини. Ця кров дуже багата стовбуровими клітинами. Взявши цю кров з пуповини дитини і помістивши в криобанк (спеціальне сховище), стовбурові клітини в подальшому можна використовувати для відновлення практично будь-якої тканини і органу цього індивідуума. Можливо також використовувати ці стовбурові клітини для лікування інших пацієнтів за умови їх сумісності за антигенами. Американські вчені отримали стовбурові клітини з людської плаценти (там, їх кількість в 10 разів більше, ніж в пуповинної крові), які здатні перетворюватися в шкірні, кров'яні, м'язові і нервові клітини. Однак, створення сховища для пуповинної крові і плацентарного матеріалу - заняття дороге. У Росії таких кріобанків практично немає.
Джерелом іншого виду стовбурових клітин - фетальних стовбурових клітин, є абортивний матеріал 9-12 тижні вагітності. Це джерело на сьогоднішній день використовується найбільш часто. Але, крім етичних і юридичних непорозумінь, фетальні клітини іноді можуть викликати відторгнення трансплантата. Крім того, використання неперевіреного абортивного матеріалу загрожує зараженням пацієнта вірусним гепатитом, СНІДом, цитомегаловірусом і т. Д. Якщо ж проводити діагностику матеріалу на віруси, збільшується собівартість методу, що, в кінцевому підсумку, призводить до зростання вартості самого лікування.
Джерелом стовбурових клітин може бути слизова оболонка носоглотки. У ній переважають частково спеціалізувалися стовбурові клітини, здатні перетворюватися на клітини нервової тканини - нейрони і клітини глії. Ці клітини придатні для лікування захворювань головного і спинного мозку. Однак, застосовність цих клітин для заміни інших, ніж нервові, вимагає подальших досліджень. Крім цього, виділення і зберігання даного матеріалу досить трудомісткі.
Мезенхімальні стовбурові клітини містяться в жировій, хрящової, м'язової тканинах. В даний час досить перспективним є виділення цих клітин з жирової тканини, отриманої при ліпосакції.
І, нарешті, ще одним джерелом стовбурових клітин є бластоциста, яка формується до 5-6 дня запліднення. Це ембріональні стовбурові клітини. Вони найбільш універсальні, в порівнянні зі стовбуровими клітинами дорослих людей, і здатні диференціюватися абсолютно в усі типи клітин організму. Позитивною стороною використання цих універсальних стовбурових клітин слід вважати той факт, що в них відсутній штамп «моє»: клітини як би нікому не належать і не виконують ніяких спеціальних функцій, а тому при введенні не виникає реакція відторгнення. Навіть, якщо ембріональні стовбурові клітини взяті від іншого організму, вони не відриваються, оскільки на їх поверхні ще немає антигенів гістосумісності.
Ембріональна стовбурова клітина м'яка і податлива, як пластилін, і, на відміну від стовбурових клітин дорослої людини, здатна перетворюватися у «що завгодно» без будь-яких обмежень. Крім цього у ембріональної стовбурової клітини є унікальна система самоконтролю: вона активно розмножується, але як тільки сталася помилка при розподілі, клітці дається команда на самогубство. Так що загроза виникнення раку при використанні ембріональних стовбурових клітин малоймовірна. Однак, у даного джерела стовбурових клітин є свої недоліки: по-перше, в Росії відсутня колекція стовбурових клітин людини, по-друге, використання ембріонального матеріалу негативно сприймається релігійними і консервативними громадянами, тому що джерелом таких клітин є медичні аборти.
Противники ембріональної клітинної терапії вважають неетичним використання абортованих зародків, називаючи її зазіханням на людське життя, нехай навіть це несформована життя врятує кого-небудь від неминучої смерті. Опоненти методу вважають, що використання людських ембріонів для отримання стовбурових клітин здатне підштовхнути жінок до свого роду бізнесу - переривання вагітності заради отримання грошей в обмін на ембріон, тим більше, що трансплантація стовбурових клітин вважається зараз одним з найперспективніших в медичній галузі.
Слід підкреслити, що згадані стовбурові клітини отримують від «чистої лінії» тварин: багато поколінь даного виду вирощені в лабораторних умовах, пройшли суворий контроль на відсутність у них бактерії-і вирусоносительства, імунних і спадкових хвороб. Ці стовбурові клітини позбавлені видоспецифічності (видових антигенів) і не викликають реакції імунного відторгнення. Якість трансплантата при використанні ембріональних стовбурових клітин вівці підвищено за рахунок того, що вони збагачені «сигнальними агентами» (так званим фактором напрямки). В результаті цього стовбурові клітини здатні зв'язуватися тільки з певним видом пошкоджених тканин, відновлюючи їх функцію при пошкодженнях. Та все це дозволяє говорити про ще один перспективний напрям клітинної терапії в лікуванні важких дегенеративних захворювань.