Стволовые клетки: правда и вымыслы
В последние годы стволовые клетки стали одной из самых модных тем как среди специалистов, так и дилетантов. Неудивительно, что сведения о таких уникальных биообъектах обросли вымыслами. Об истинном положении дел в этой области рассказывает Анатолий Соловьев, д-р мед. наук, профессор, зав. отделом экспериментальной терапии и руководитель Межведомственной лаборатории доклинического изучения лекарственных средств ГУ «Институт фармакологии и токсикологии НАМН Украины», дважды лауреат Государственной премии Украины
— Анатолий Иванович, что следует понимать под термином «стволовая клетка»?
— В настоящее время под стволовыми клетками (СК) понимают любые клетки организма, способные к активной пролиферации и дифференцировке в другие виды клеток. Наибольшей способностью к дифференцировке in vitro отличаются плюрипотентные эмбриональные стволовые клетки, формирующие любые клеточные линии.
Стволовые клетки человека не только определяют закладку органов и тканей зародыша, но и способны
Анатолий Соловьев
эффективно обновлять ткани взрослого человека. Именно последнее качество обусловило в настоящее время необычайно высокий интерес к стволовым клеткам, широкое создание банков стволовых клеток и коммерческих центров по их медицинскому использованию. Изучение стволовых клеток считается одним из наиболее перспективных направлений в современной медицинской науке.
Стволовые клетки — клетки-родоначальницы, способные дифференцироваться в различные специализированные клетки организма человека. Это наименее зрелые клетки, относящиеся к популяции длительно живущих за счет сохранения высокого пролиферативного потенциала. Они поддерживают свое количество и способность к пролиферации на протяжении всей жизни индивидуума и генерируют короткоживущие прогениторные клетки, обладающие пролиферативным потенциалом и быстро дифференцирующиеся в зрелые клетки определенного типа ткани. Такие клетки называют еще коммитированными. Прогениторные клетки гемопоэза, например, ответственны за восстановление состава крови после их трансплантации в опустошенный в результате облучения костный мозг, после проведения химиотерапии у пациентов с онкологическими заболеваниями.
В 1999 г. журнал Science признал открытие эмбриональных стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и создания программы «Геном человека».
— Зачем нужны стволовые клетки взрослому организму?
— Во взрослом организме стволовые клетки находятся в основном в костном мозге и в очень небольших количествах во всех органах и тканях. Они обеспечивают восстановление поврежденных участков органов и тканей. Стволовые клетки, получив от регулирующих систем сигналы о какой-либо «неполадке», по кровяному руслу устремляются к пораженному органу. Они могут восстановить практически любое повреждение, превращаясь на месте в необходимые организму клетки (костные, гладкомышечные, печеночные, сердечной мышцы или даже нервные) и стимулируя внутренние резервы организма к регенерации (восстановлению) органа или ткани. Запас же стволовых клеток у взрослого организма, в отличие от младенческого, очень невелик, поэтому в некоторых случаях обновить утраченные клетки он самостоятельно уже не в состоянии.
Читайте также: «Каналы жизни»: новые подходы к лечению сердечно-сосудистых заболеваний
— Таким образом, с помощью введения дополнительных стволовых клеток появляется возможность лечить различные заболевания?
— Совершенно верно. В принципе, используя такой подход, можно помочь больному излечиться от цирроза печени, инсульта, паралича, сахарного диабета, ряда заболеваний нервной системы и т.д. Уже сегодня ученые добились в данном направлении определенных успехов. Достижения в этой области клеточной медицины, казалось бы, делают возможности терапевтического использования стволовых клеток практически безграничными. Однако, благодаря накоплению научных данных, выявлен и целый ряд недостатков стволовых клеток, среди которых главными являются иммунологическая несовместимость клеток, пересаживаемых реципиенту, а также малигнизация (превращение в раковые клетки). Если первый из этих недостатков еще можно как-то предвидеть, подбирать совместимого донора, то второй пункт вызывает реальные опасения при проведении терапии стволовыми клетками. Весьма проблематичным является также вопрос стандартизации таких клеток.
— Какая классификация стволовых клеток существует на сегодня?
— 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 (ЭСК) образуют внутреннюю клеточную массу, или эмбриобласт, на ранней стадии развития эмбриона. Они являются плюрипотентными. Важный плюс этих клеток состоит в том, что они не экспрессируют HLA (human leucocyte antigens), т.е. не вырабатывают антигены тканевой совместимости. Каждый человек обладает уникальным набором этих антигенов, и их несовпадение у донора и реципиента является основной причиной несовместимости при трансплантации. Соответственно шанс на то, что донорские эмбриональные стволовые клетки будут отторгнуты организмом реципиента, очень невысок. Одним из основных недостатков эмбриональных стволовых клеток является невозможность использования аутогенного, т.е. собственного, материала для трансплантации, поскольку выделение эмбриональных стволовых клеток из эмбриона несовместимо с его дальнейшим развитием.
Стволовые клетки человека не только определяют закладку органов и тканей зародыша, но и способны эффективно обновлять ткани взрослого человека. Именно последнее качество обусловило в настоящее время необычайно высокий интерес к стволовым клеткам, широкое создание банков стволовых клеток и коммерческих центров по их медицинскому использованию
Фетальные стволовые клетки получают из плодного материала после аборта (обычно срок гестации, т.е. внутриутробного развития плода, составляет 9–12 нед). Естественно, изучение и использование такого биоматериала также порождает этические проблемы. В некоторых странах продолжаются работы по их изучению и клиническому применению. Например, британская компания ReNeuron исследует возможности использования фетальных стволовых клеток для лечения больных с инсультом. 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.
Читайте также: Рождение лекарства: доклинические исследования
С моей точки зрения, особого внимания заслуживают постнатальные (взрослые) стволовые клетки, так как именно они являются безупречными с этической точки зрения. Несмотря на то, что стволовые клетки зрелого организма обладают меньшей потентностью по сравнению с эмбриональными и фетальными, т.е. могут порождать меньшее количество различных типов клеток, этический аспект их исследования и применения не вызывает серьезных возражений. Кроме того, возможность использования аутогенного материала обеспечивает эффективность и безопасность лечения. Стволовые клетки взрослого организма можно разделить на три основные группы: гемопоэтические (кроветворные), мультипотентные мезенхимальные (стромальные) и тканеспецифичные прогениторные клетки.
— Какие из научных исследований стволовых клеток являются наиболее значимыми?
— В 2006 г. в исследовании стволовых клеток произошел настоящий прорыв после публикации японским исследователем Синъя Яманака результатов работы, в которой на мышах было установлено, что для превращения взрослой клетки в стволовую достаточно добавить к ней всего четыре гена. Как объясняет сам автор, сравнивая такое превращение с работой компьютера, «при этом запускается процесс, аналогичный форматированию жесткого диска, и клетка «забывает» все, чему она научилась, когда превращалась в высокоспецифичную». Примерно через год ему совместно с британцем Джоном Гердоном удалость получить подобные результаты на стволовых клетках человека. Авторы назвали «перепрограммированные» взрослые клетки, полученные с помощью этого метода, индуцированными плюрипотентными клетками (iPS-клетками). Это открытие оказалось настолько значимым, что уже в 2012 г. С. Яманака и Дж. Гердон получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за «открытие возможности перепрограммирования дифференцированных клеток в плюрипотентные».
— Что же сдерживает широкое распространение технологий лечения с помощью стволовых клеток, в том числе и «перепрограммированных»?
— Бытующее в народе мнение о том, что стволовые клетки являются панацеей от всех болезней, — миф. Во многих случаях они действительно эффективны, но для более широкого их распространения необходимо провести большое количество как доклинических, так и клинических исследований, причем для каждого заболевания отдельно. При этом возможно возникновение различных непредвиденных обстоятельств. Так, многие эксперты считают, что подсадка iPS-клеток может вызвать различные опухоли и т.д. Все это нуждается в тщательнейшей проверке, для чего необходимы огромные финансовые ресурсы и время. Проведение таких всеобъемлющих исследований может себе позволить либо достаточно богатое государство, либо солидные фармацевтические фирмы.
Тем не менее, по данным официальной статистики, только в США ежегодно лечение с использованием стволовых клеток получают несколько миллионов пациентов с травмами позвоночника, заболеваниями нервной системы, суставов, сердца и сосудов, сахарным диабетом. В Европе результаты намного скромнее: например, в Италии или Франции счет идет на десятки тысяч. Понятно, что такое лечение является весьма дорогостоящим.
Читайте также: Дорога в будущее:от нуклеотида к лекарству
Подготовил Руслан Примак, канд. хим. наук
На фото рядом с заголовком: эмбриональные стволовые клетки; сканирующая электронная микроскопия
“Фармацевт Практик” #05′ 2015
