Стволовые клетки — виды, особенности, применение

Scroll down to content

Стволовые клетки с их способностью к трансформации кажутся прекрасным средством от многих болезней. Узнайте, что такое стволовые клетки, при лечении каких заболеваний они используются в настоящее время, и каковы перспективы развития терапии стволовыми клетками?

Стволовые клетки обладают способностью трансформироваться в клетки других типов. Лечение стволовыми клетками, безусловно, является одной из наиболее выдающихся и перспективных концепций в современной медицине.

Казалось бы, перечень их медицинских применений должен быть бесконечным — восстановление поврежденных тканей, создание замещающих органов…

Однако факты разнятся. Хотя начало исследований стволовых клеток имело место в 1960-х годах, до сих пор их использование ограничено несколькими конкретными показаниями.

Существует много идей относительно использования стволовых клеток, однако их внедрение в клиническое использование ограничено рядом факторов, среди которых на первый план выходит вопрос безопасности этого вида терапии.

Что такое стволовые клетки?

Стволовые клетки необходимы для формирования организма. На самых ранних стадиях развития человеческий эмбрион состоит только из стволовых клеток. Со временем они претерпевают изменения, порождая все клеточные структуры, строящие организм человека.

Вторая важная роль стволовых клеток — заполнение некоторых тканей зрелого организма и выполнение функции «склада». При необходимости они способны превращаться в клетки данной ткани, которые отмерли или повредились. Однако это возможно лишь в случае некоторых тканей.

Таким образом, мы называем стволовыми те клетки, которые способны трансформироваться в другие, более специализированные типы клеток.

Наиболее важной особенностью, которая отличает их от других, является деление, во время которого они дифференцируются, то есть создают детскую клетку определенного типа (например, мышечную, нервную или эпителиальную).

Существуют различные типы стволовых клеток в зависимости от их природы: одни из них могут трансформироваться в дочерние клетки любого вида, а другие способны создавать только клетки, образующие определенный тип ткани.

Еще одна важная особенность стволовых клеток также связана с их делением. Когда образуется дочерняя клетка, стволовая не исчезает бесследно. В процессе деления создается другая стволовая клетка, идентичная «материнской».

Таким образом, эффект деления стволовых клеток — одна стволовая клетка и одна специализированная дочерняя клетка. Этот механизм называется самообновлением. Благодаря этому стволовые клетки не «изнашиваются» и не уничтожаются.

Типы стволовых клеток

Как уже упоминалось, стволовые клетки могут трансформироваться в другие типы клеток во время их деления. Может ли стволовая клетка стать дочерней? Нет.

Стволовые клетки делятся на четыре подгруппы — в зависимости от того, насколько широкий спектр клеток может возникнуть в результате их деления.

Стволовые клетки, ориентированные на человеческий эмбрион, способны создавать все типы клеточных линий. В свою очередь, некоторые стволовые клетки, заселяющие ткани взрослого человека, могут трансформироваться только в клетки определенного типа, которые формируют данную ткань.

Деление стволовых клеток за счет возможности создания различных дочерних клеток происходит следующим образом:

Тотипотентные стволовые клетки

Это клетки с самым широким потенциалом дифференцировки, которые могут трансформироваться в дочерние клетки любого вида. Тотипотентные клетки образуют зиготу (клетку, полученную в результате оплодотворения яйцеклетки спермой), а также эмбрион на самых ранних стадиях развития. Из тотипотентных клеток могут формироваться все виды клеток, которые строят человеческое тело.

Плюрипотентные стволовые клетки

Плюрипотентные клетки также могут трансформироваться во многие виды клеток. Однако клетки плаценты являются исключением. Плюрипотентные клетки образуют так называемые эмбриональный узел, являющийся одной из структур, сформированных в первую неделю развития эмбриона.

Плюрипотентные клетки эмбрионального узла дают начало трем так называемым зародышевым листкам, из которых впоследствии развиваются все ткани нашего организма. Хотя названия эмбриональных листков звучат несколько сложно (эктодерма, мезодерма и энтодерма), возникающие из них ткани известны всем.

Из эктодермы образуются кожа и нервная система, из мезодермы — кровеносная и костно-мышечная системы, а из энтодермы — дыхательная система и большая часть пищеварительной системы.

Мультипотентные стволовые клетки

Мультипотентные клетки представляют собой группу стволовых клеток с немного более узким потенциалом дифференцировки. Хотя из них все еще могут быть сформированы несколько типов клеток, они обычно имеют сходный тип.

Ярким примером клеток в этой подгруппе являются мультипотентные клетки костного мозга, также называемые гемопоэтическими стволовыми клетками.

Они могут превращаться в любые клетки крови, такие как эритроциты и различные випы лейкоцитов. Тем не менее они не могут производить клетки, которые строят другие ткани.

Унипотенциальные стволовые клетки

Этот тип клеток может трансформироваться только в один вид дочерних клеток. Они обычно являются резервуаром, позволяющим обновлять и восстанавливать взрослые ткани. Примером унипотенциальных клеток являются эпидермальные стволовые клетки, обнаруженные в коже человека.

Как можно получить стволовые клетки?

Получение стволовых клеток

Есть два основных способа получения стволовых клеток.

Их первым источником является человеческий эмбрион, из которого извлекаются так называемые эмбриональные стволовые клетки. Это тотипотентные или плюрипотентные клетки, и поэтому они могут дифференцироваться во все виды тканей.

Второй вид — соматические стволовые клетки (или «взрослые»). Этот тип клеток происходит — как следует из названия — от организма взрослого человека.

В нормальных условиях эти клетки населяют различные органы:

  • костный мозг;
  • мышцы;
  • печень;
  • кожу;
  • кровеносные сосуды.

В этих органах стволовые клетки выступают в качестве резервуара, обеспечивая регенерацию поврежденных тканей.

Нетрудно догадаться, что соматические стволовые клетки имеют более ограниченный потенциал дифференцировки по сравнению с эмбриональными клетками.

Клетки, полученные от взрослого организма, являются мультипотентными или унипотентными, то есть они могут превращаться в клетки подобного вида или только в один тип дочерних клеток.

Поиск и получение соматических стволовых клеток во взрослом организме является сложной задачей. Количество их в тканях очень мало. Их очень сложно выращивать в лабораторных условиях, поэтому проблемно получить большое количество.

На данный момент взрослые стволовые клетки получают только из нескольких источников. Для кроветворных стволовых клеток это:

  • костный мозг;
  • периферическая кровь;
  • пуповинная кровь.

В свою очередь, из жировой ткани и костного мозга можно получить так называемые мезенхимальные стволовые клетки. Они могут трансформироваться в различные типы тканей:

  • костную;
  • хрящевую;
  • мышечную;
  • жировую.

Терапия с использованием мезенхимальных стволовых клеток все еще находится на стадии исследования — пока их безопасность и эффективность не подтверждены.

Стоит упомянуть еще один тип стволовых клеток, который является как бы гибридом двух вышеописанных. Это так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки.

Это клетки, полученные из взрослого организма, которые были перепрограммированы в лабораторных условиях таким образом, чтобы получить характеристики эмбриональных клеток.

Текущее использование стволовых клеток

Развитие иммунотерапии помогает бороться с раком

Сегодня, когда мы знаем типы и возможности дифференцировки стволовых клеток, остается вопрос — какие из них и каким образом используются в медицине?

Эмбриональные стволовые клетки

Эмбриональные стволовые клетки не были одобрены для использования в любых видах терапии. Почему? Вот несколько причин.

Во-первых, их использование связано с этическими дилеммами. Эмбриональные стволовые клетки получают из эмбрионов, предназначенных для научных целей, чаще всего получаемых во время процедур, связанных с оплодотворением in vitro.

Этические проблемы являются одним из факторов, ограничивающих прогресс научных исследований стволовых клеток, полученных данным образом.

Второе препятствие для использования эмбриональных клеток — чисто научное. Эти клетки с высоким потенциалом дифференцировки могут трансформироваться в дочерние клетки любого типа. На данный момент не было найдено ни одного метода, позволяющего контролировать их поведение.

Эмбриональные стволовые клетки при имплантации в организм человека образуют опухоль, состоящую из различных хаотично расположенных клеток.

Этот вид опухоли называется тератома (лат. teratoma). Продолжаются поиски способов ориентировать зародышевые клетки таким образом, чтобы они превращались в желаемую ткань.

Использование эмбриональных стволовых клеток также связано с риском отторжения — они являются инородным материалом (как в случае трансплантации органов от неродственного донора).

Этот риск намного ниже при использовании взрослых стволовых клеток, донором и реципиентом которых является один и тот же пациент. Эта процедура называется аутологичной трансплантацией.

Взрослые стволовые клетки

Хотя использование взрослых стволовых клеток также связано со многими ограничениями, только этот вид до сих пор применяется в медицине. Их получение не требует использования эмбрионов, поэтому вызывает гораздо меньше моральных вопросов. Взрослые стволовые клетки используются в следующих видах терапии:

Трансплантация

Трансплантация гемопоэтических стволовых клеток в настоящее время является единственной рутинной терапией стволовыми клетками, которая успешно применяется во всем мире. Так называемая пересадка костного мозга — это метод лечения многих гематологических заболеваний.

Во-первых, она применяется в случае пациентов с первичным дефицитом иммунодефицита, т.е. врожденных нарушений иммунной системы. Трансплантация костного мозга часто является для них единственным способом получения нормально функционирующих иммунных клеток.

Во-вторых, в случае пациентов, которым необходима пересадка гемопоэтических стволовых клеток, — тех, чей костный мозг был поврежден, например, агрессивным противораковым лечением.

Эта процедура может быть желательной в случае рака крови (например, лейкемии), когда целью лечения является разрушение кроветворной системы, захваченной раковыми клетками, а затем восстановление ее с использованием имплантированных стволовых клеток.

Лечение обширных ран эпидермальными стволовыми клетками

Эпидермальные стволовые клетки являются одним из средств лечения обширных ран, полученных, например, от ожогов. Вся процедура происходит следующем образом:

  • Сначала берутся эпидермальные стволовые клетки из фрагмента здоровой кожи пациента.
  • Затем они подвергают лабораторной селекции в условиях, обеспечивающих их интенсивное размножение.
  • После получения соответствующего количества клеток их помещают на раневую поверхность.

Дополнительным преимуществом такой терапии является неспособность организма пациента отказаться от такой «присадки» — она создана из его собственных клеток.

Офтальмологическое лечение с использованием стволовых клеток лимба роговицы

Сравнительно недавно была зарегистрирована еще одна терапия стволовыми клетками. Речь идет о препарате, содержащем стволовые клетки роговицы лимба, которые позволяют реконструировать эпителий роговицы (наружный слой глазного яблока). Как и в предыдущем случае, источником клеток является сам пациент, точнее, его здоровый глаз.

После сбора стволовых клеток их размножают в лаборатории, а затем вводятся в пораженный глаз. Показанием к терапии является дефицит стволовых клеток лимба роговицы, возникающий, например, в результате повреждения химическим веществом.

Будущее стволовых клеток

Приведенный выше обзор кратко представляет текущее и — как можно увидеть — очень ограниченное применение стволовых клеток в медицине. Проблема научных исследований в этой области очень сложна, и стволовые клетки все еще вызывают больше вопросов, чем ответов.

Время от времени появляется информация о связанных с ними революционных открытиях, но, к сожалению, во многих случаях оказывается, что опубликованные результаты исследований не соответствуют действительности.

Это имело место быть в случае попытки имплантировать стволовые клетки костного мозга в инфарктный рубец сердечной мышцы. Якобы положительные результаты этой терапии вызвали лавину дальнейших попыток в других клинических центрах, но все эксперименты в конечном итоге закончились полным провалом.

Многолетние исследования необходимы, чтобы иметь возможность эффективно и безопасно использовать стволовые клетки в медицине.

Ученые постоянно пытаются углубить знания о необычных механизмах их функционирования.

  • Какие факторы влияют на процесс дифференцировки стволовых клеток?
  • Можно ли контролировать этот процесс?
  • Что делать, чтобы эффективно их умножить?
  • Какие из неизлечимых болезней действительно имеют шанс на исцеление с помощью такой терапии?

Эти и многие другие вопросы являются предметом продолжающихся научных исследований.

Здесь стоит упомянуть, что, хотя терапевтические применения стволовых клеток ограничены, они полезны в других областях медицины.

Одним из примеров является исследование процесса развития неоваскуляризации. Стволовые клетки создают возможность имитировать такой процесс в лабораторных условиях, а затем тестировать потенциальную терапию — новые противораковые препараты.

Текущие исследования стволовых клеток направлены, в частности, на:

  • нейродегенеративные заболевания (болезнь Альцгеймера);
  • повреждения спинного мозга;
  • травмы опорно-двигательного аппарата;
  • попытки восстановления целых органов (например, поджелудочной железы при диабете I типа).

Необходимо знать, что стволовые клетки не являются панацеей от всего, и исследования по каждому из возможных применений проходят ряд клинических испытаний перед утверждением.

И наконец, стоит предостеречь против «клиник», предлагающих лечение стволовыми клетками, не имеющих на это каких-либо разрешений. Подобные эксперименты в лучшем случае заканчиваются потерей денег, а в худшем — здоровья и даже жизни.

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s

%d такие блоггеры, как: