Стволовые клетки: будущее начинается сегодня
В 1998 году сотруднику Висконсинского университета (США) Джеймсу А. Томсону впервые удалось выделить стволовые клетки. Это сенсационное открытие вызвало волну споров и разногласий по вопросам этики. Тем не менее, исследования стволовых клеток с точки зрения их клинического применения вызывают живой интерес у специалистов специалистов во всем мире.
Древо организма
Понятие «стволовые клетки» известно уже давно. Однако ранее его употребляли в основном применительно к кроветворным клеткам. Согласно современным представлениям, стволовая клетка — это недифференцированная клетка, способная, в отличие от других типов клеток, продолжительное время воспроизводить себе подобных. Стволовые клетки обладают потенциалом развития в зрелые клетки и при определенных условиях (наличии так называемых сигналов дифференциации) могут превращаться в миоциты, хондроциты, кардиомиоциты, нейроны, инсулинсекретирующие клетки и др. Иными словами, стволовые клетки представляют собой основу («ствол»), из которой развивается «древо» всего организма. Способность к дифференциации позволяет обновлять и замещать клетки во всех органах и тканях, утраченные в результате каких-либо повреждений.
В зависимости от их происхождения различают эмбриональные, фетальные, стволовые клетки пуповинной крови и стволовые клетки взрослого человека. Бластоциста, которая формируется к пятому дню оплодотворения является источником эмбриональных стволовых клеток. Они способны дифференцироваться во все типы клеток взрослого организма. Абортивный материал на 9-12-й неделе беременности служит источником фетальных стволовых клеток. Кроме того, стволовые клетки содержатся в плацентарно-пуповинной крови, собранной после рождения ребенка, в тканях взрослого человека (например, в костном мозге), обладающих высокой регенеративной способностью.
Клиническое примение
Стволовые клетки — один из ключевых терминов современной медицины и такой стремительно развивающейся науки, как клеточная биология. Открытия в этой области следуют буквально одно за другим, внушая тяжелобольным надежду на излечение. Список заболеваний, для лечения которых успешно применяют стволовые клетки, достаточно велик: болезни крови, в том числе онкологические, патология эндокринной, иммунной и сердечно-сосудистой систем, наследственные заболевания и др.
Реальный пример клинического применения стволовых клеток — полное замещение поврежденного участка и восстановление нормального кровоснабжения после перенесенного инфаркта миокарда в результате введения их суспензии в сердечную мышцу (клеточная кардиомиопластика). Для реконструкции центральной нервной системы, например, при паркинсонизме из стволовых клеток больного получают дофаминовые нейроны и затем вводят в зоны поражения, где они приживаются и полноценно функционируют. Это способствует устранению как причины болезни, так и ее клинических проявлений. Существует ряд работ, посвященных клеточной терапии сахарного диабета стволовыми клетками костного мозга.
В ближайшем будущем ученые намерены использовать стволовые клетки для восстановления функций головного мозга после перенесенного инсульта. Специалисты Стэндфордского университета (США) вводили эмбриональные стволовые клетки крысам после инсульта в пораженный мозг. В дальнейшем они развивались как нормальные клетки мозга. Было также показано, что введенные непосредственно в пораженную область эмбриональные стволовые клетки гибли, так как ее кровоснабжение было нарушено. При введении же в соседние участки они самостоятельно мигрировали к зоне поражения. Если же в эксперименте использовали стволовые клетки костного мозга взрослых особей, они либо быстро погибали, либо мигрировали в другую сторону.
Однако, по данным других исследований, взрослые стволовые клетки обладают высоким потенциалом развития, и в некоторых случаях с успехом могут заменять эмбриональные.
Терапевтическое клонирование
Сегодня при лечении многих заболеваний трансплантация органов является «клинически рутинной». Однако трансплантационная медицина имеет ряд ограничений: недостаток донорских органов, отторжение трансплантатов, побочные эффекты. Альтернативой использованию целых органов или тканей в ближайшем будущем может стать применение стволовых клеток.
Заявления о том, что проблема недостатка донорских органов вскоре будет окончательно решена, уже не кажутся фантастикой. Так, американская компания «Advanced Cell Technology» сообщила об успешном «выращивании» полноценной почки всего лишь из одной клетки, взятой из уха коровы. Генетический материал был перемещен в яйцеклетку, начавшую делиться под действием электрического импульса. Таким образом был получен клонированный эмбрион, стволовые клетки которого дали начало почке коровы. Орган выращивали на специально изготовленном каркасе из саморазрушающегося материала, который имел форму почки. После имплантации корове искусственная почка начала вырабатывать мочу, что свидетельствует о ее функциональной активности.
В феврале 2004 года южнокорейские ученые заявили об успешном клонировании эмбрионов человека. Впоследствии из них выделили стволовые клетки. Бластоциста была получена путем переноса ядра неполовой (соматической) клетки, содержащей генетический материал женщины, в ее же яйцеклетку, лишенную ядра. Извлеченные стволовые клетки можно использовать для терапии имеющегося у этой пациентки заболевания, причем реакции отторжения не последует. Успех эксперимента свидетельствует о том, что так называемое терапевтическое клонирование стало реальностью. Основной же задачей в настоящее время является создание культур стволовых клеток и обеспечение оптимальных условий для их дифференцирования в клетки нужного типа.
Биологическая страховка
В последние годы в Великобритании, России, Китае созданы гемабанки — хранилища замороженных стволовых клеток, выделенных из пуповинной крови новорожденных. Заблаговременно «заготовленные», они являются своеобразной биологической страховкой, незаменимым подспорьем в лечении болезней, которые могут возникнуть у ребенка и его ближайших родственников в течение жизни. Замораживать стволовые клетки рекомендуют, в частности, супружеским парам, у родственников которых были наследственные либо онкологические заболевания. В группу риска, кроме того, входят многодетные родители, супруги разных национальностей и представители национальных меньшинств. «Застраховаться» советуют и супругам, прибегшим к экстракорпоральному оплодотворению (в пробирке), а также в том случае, если беременность наступила от неизвестного донора спермы.
Немного об этикеЕ
Великобритания занимает передовые позиции в области экспериментов со стволовыми клетками и терапевтического клонирования. На территории этой страны подобные исследования законодательно разрешены практически без ограничений. А вот в Германии до недавнего времени работы по изучению стволовых клеток были запрещены: в памяти немцев еще свежи опыты нацистов. В 2001 году в странах ЕС исследования было разрешено проводить при условии, что стволовые клетки получены от недоношенных плодов или из пуповинной крови. Такое решение практически не отличается от принятого президентом США Джорджем Бушем в апреле 2002 года. Так, финансирование экспериментов со стволовыми клетками в США возможно при условии, что эмбрион, из которого намереваются их получить, «не имел возможности развиться в полноценное человеческое существо». Кроме того, стволовые клетки могут быть извлечены из эмбриона, изначально полученного в репродуктивных целях, но более никак не востребованного (это не должен был быть заведомо экспериментальный материал). Эмбрион можно использовать лишь с согласия тех, кто его предоставил. Последние, в свою очередь, не получают за это денежного вознаграждения. Аналогичные ограничения существуют и в Канаде. Финансирование исследований возможно, если эмбриональный материал получен с согласия пары, являющейся биологическими родителями. Ученые не имеют права убеждать женщину в необходимости прерывания беременности. Такое мнение разделяет и церковь: не следует покупать исцеление путем смерти существ, таких же, как мы.
Британские специалисты по клонированию совместно с NASA начали серию космических экспериментов, в ходе которых для ускорения процесса выращивания эмбриональных стволовых клеток и органов из них будут использованы условия невесомости. Технология, разрабатываемая в Джонсоновском космическом центре, пройдет испытания во время беспилотного полета на Марс в 2008 году.
Ученые из университета города Киото (Япония) сообщили об успешном восстановлении поврежденных голосовых связок у собак путем введения стволовых клеток костного мозга. В ближайшее время запланированы клинические испытания на добровольцах.
Американские ученые сделали революционный шаг в борьбе с облысением. Из стволовых клеток, выделенных из фолликулов одной мыши и пересаженных в кожу другой, выросли нормальные волосы. Это означает, что индукция дифференциации стволовых клеток в ткани полноценного волоса у человека не за горами.
В Украине терапевтическое клонирование запрещено. Тем не менее отечественные специалисты вносят достойный вклад в изучение стволовых клеток. Особого внимания заслуживают исследования украинских нейрохирургов, а также достижения ученых из Харьковского Института проблем криобиологии и криомедицины НАНУ. На базе института создан Государственный межведомственный центр криобиологии и криомедицины под эгидой Министерства здравоохранения, НАН и АМН Украины, в рамках которого действует единственный в нашей стране Банк биологических объектов. Согласно Закону Украины о трансплантации, полученные в результате легальных абортов эмбрионы, а также пуповинную кровь разрешено использовать в лечебных целях. В Банке хранятся образцы клеток и тканей эмбрионального и взрослого происхождения, предназначенные для исследовательских целей и клинического применения как в лечебных учреждениях Украины, так и в зарубежных.
Александра Демецкая