Оглавление
- Что такое стволовые клетки?
- Типы стволовых клеток
- Где взять стволовые клетки
- Современное использование стволовых клеток < li> Будущее стволовых клеток
Стволовые клетки обладают способностью трансформироваться в другие типы клеток. Терапия стволовыми клетками, безусловно, является одной из самых ярких и многообещающих концепций современной медицины. Казалось бы, список их медицинского применения должен быть бесконечным – восстановление поврежденных тканей, выращивание замещающих органов...
Однако факты разные. Хотя начало исследований стволовых клеток началось в 1960-х годах, до сих пор их использование ограничивается несколькими четко определенными показаниями.
В идеях использования стволовых клеток нет недостатка, но их внедрение в клиническую практику ограничено рядом факторов, важнейшим из которых является вопрос безопасности этого вида терапии.
Что такое стволовые клетки?
Стволовые клетки необходимы для развития человеческого организма. На самых ранних стадиях развития человеческий эмбрион состоит только из стволовых клеток. Со временем они претерпевают изменения, дающие начало всем клеточным линиям, из которых состоит организм человека.
Вторая важная роль стволовых клеток — заселять некоторые ткани зрелого организма и выполнять роль «кладового помещения». При необходимости они способны трансформироваться в клетки данной ткани, погибшие или поврежденные. Однако это возможно только для определенных тканей.
Стволовые клетки – это клетки, способные трансформироваться в другие, более специализированные типы клеток.
Важнейшей особенностью стволовых клеток, отличающей их от других клеток, является ход их деления.
Во время деления стволовая клетка может дифференцироваться, т.е. создавать дочернюю клетку определенного типа (например, мышечную, нервную или эпителиальную клетку).
Существуют разные типы стволовых клеток в зависимости от их природы: некоторые из них могут трансформироваться в любой тип дочерних клеток, а другие способны создавать только клетки, создающие определенный тип ткани (подробнее об этом ниже).
Вторая важная особенность стволовых клеток также связана с их делением. При образовании дочерней клетки материнская клетка не исчезает бесследно. В процессе деления создается еще одна стволовая клетка, идентичная «материнской».
Результатом деления стволовых клеток являются одна стволовая клетка и одна специализированная дочерняя клетка.
Этот механизм называется самообновлением. Благодаря этому стволовые клетки не «изнашиваются» и не позволяют своему пулу уменьшаться в размерах.
Типы стволовых клеток
Как уже говорилось, стволовые клетки в процессе деления могут трансформироваться в другие типы клеток. Так может ли любая стволовая клетка стать дочерней клеткой? Ну нет.
Стволовые клетки делятся на четыре подгруппы в зависимости от широкого спектра клеток, которые могут возникнуть в результате их деления.
Стволовые клетки, составляющие человеческий эмбрион, способны давать начало всем типам клеточных линий. В свою очередь, некоторые стволовые клетки, населяющие ткани взрослого человека, могут трансформироваться только в клетки определенного типа, составляющие данную ткань.
Деление стволовых клеток по способности создавать различные дочерние клетки происходит следующим образом:
<ул>Это клетки с широчайшим потенциалом дифференцировки, способные трансформироваться в дочерние клетки любого типа. Тотипотентные клетки образуют зиготу (клетку, возникшую в результате оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом), а также эмбрион на самых ранних стадиях его развития. Тотипотентные клетки могут давать начало всем типам клеток, составляющих организм человека.
<ул>Плюрипотентные клетки также могут развиваться во многие типы клеток. Однако плацентарные клетки являются исключением. Плюрипотентные клетки создают так называемые эмбриональный узел, представляющий собой одну из структур, образующихся на первой неделе развития эмбриона.
Читайте также: Развитие плода: как развивается плод неделя за неделей
Плюрипотентные клетки эмбрионального узла дают начало трем так называемым зародышевые листки, из которых в дальнейшем развиваются все ткани нашего организма. Хотя названия зародышевых листков звучат несколько сложно (эктодерма, мезодерма и энтодерма), ткани, образующиеся из них, известны каждому.
Эктодерма дает начало коже и нервной системе, а из мезодермы - система кровообращения и опорно-двигательного аппарата, а из энтодермы - дыхательная система и большая часть пищеварительная система.
<ул>Мультипотентные клетки — это группа стволовых клеток с несколько более узким потенциалом дифференцировки. Хотя они все еще могут давать начало нескольким типам клеток, обычно это клетки одного типа. Ведущим примером клеток этой подгруппы являются мультипотентные клетки костного мозга, также называемые гемопоэтическими стволовыми клетками. Они могут трансформироваться в любые клетки крови, такие как эритроциты или различные типы < a rel="follow" target="_blank">эритроциты a rel="follow" target="_blank">лейкоциты. Однако они не способны производить клетки, которые строят другие ткани.
<ул>Этот тип клеток может развиться только в один тип дочерних клеток. Унипотентные клетки обычно представляют собой резервуар, позволяющий обновлять и восстанавливать ткани взрослого организма. Примером унипотентных клеток являются эпидермальные стволовые клетки, обнаруженные в коже человека.
Где можно получить стволовые клетки
Получение стволовых клеток принципиально возможно двумя способами.
Первый источник — человеческий эмбрион, из которого выделяют так называемые эмбриональные стволовые клетки. Это тотипотентные или плюрипотентные клетки, что означает, что они могут дифференцироваться во все типы тканей.
Второй тип стволовых клеток — это так называемые соматические стволовые клетки (также известные как «взрослые» стволовые клетки). Этот тип клеток, как следует из названия, происходит из организма взрослого человека.
В норме это клетки, населяющие различные органы
<ул>В этих органах стволовые клетки действуют как резервуар, обеспечивая регенерацию поврежденных тканей.
Несложно догадаться, что соматические стволовые клетки обладают более ограниченным потенциалом дифференцировки по сравнению с клетками эмбрионального происхождения. Клетки, происходящие из взрослого организма, являются мультипотентными или унипотентными, т.е. они могут трансформироваться в клетки аналогичного типа или даже только в один тип дочерних клеток.
Найти и получить соматические стволовые клетки во взрослом организме – сложная задача. Количество клеток этого типа в тканях очень мало.
После сбора их очень сложно вырастить в лаборатории, поэтому получить большее количество сложно.
На данный момент взрослые стволовые клетки получают лишь из нескольких источников. Для гемопоэтических стволовых клеток это:
<ул>В свою очередь, так называемые мезенхимальные стволовые клетки. Они могут трансформироваться в разные типы тканей:
<ул>Терапия с использованием мезенхимальных стволовых клеток все еще находится на стадии исследования — ее безопасность и эффективность еще не подтверждены.
Следует упомянуть еще об одном типе стволовых клеток, который представляет собой гибрид двух вышеперечисленных. Это так называемый индуцированные плюрипотентные стволовые клетки.
Это стволовые клетки, полученные из взрослого организма, которые были перепрограммированы в лабораторных условиях для получения характеристик эмбриональных клеток.
Текущее использование стволовых клеток
Теперь, когда мы знаем типы и возможности дифференцировки стволовых клеток, остается вопрос – какие из них и как используются в медицине?
<ул>Эмбриональные стволовые клетки не одобрены ни для одного вида терапии. Почему? Вот несколько причин.
Прежде всего, их использование сопряжено с этическими дилеммами. Эмбриональные стволовые клетки получают из эмбрионов, предназначенных для научных целей, чаще всего полученных в ходе процедур in vitro. Этические проблемы являются одним из факторов, ограничивающих прогресс научных исследований стволовых клеток, полученных таким способом.
Второе препятствие на пути использования половых клеток носит чисто научный характер. Это клетки с высоким потенциалом дифференцировки, способные трансформироваться в дочерние клетки любого типа. Пока не найдено способа контролировать их поведение.
Эмбриональные стволовые клетки после имплантации в организм человека создают опухоли, состоящие из различных, хаотично расположенных клеток. Мы называем опухоли этого типа тератомами (лат. teratoma). Мы постоянно ищем способы направить эмбриональные клетки на трансформацию в нужную ткань.
Использование эмбриональных стволовых клеток также сопряжено с риском отторжения — они представляют собой чужеродный материал (как в случае с трансплантацией органов от неродственного донора).
Этот риск намного ниже, если используются взрослые стволовые клетки, донором и реципиентом которых является один и тот же пациент. Мы называем такую процедуру аутологичной трансплантацией.
<ул>Хотя использование взрослых стволовых клеток также связано со многими ограничениями, в настоящее время в медицине используется только этот тип стволовых клеток. Получение взрослых стволовых клеток не требует культивирования эмбрионов, поэтому возникает значительно меньше моральных дилемм. Взрослые стволовые клетки используются в следующих видах терапии:
<ул>Трансплантация гемопоэтических стволовых клеток в настоящее время является единственной рутинной терапией стволовыми клетками, успешно используемой во всем мире. Так называемое Трансплантация костного мозга – метод лечения многих гематологических заболеваний.
В первую очередь их применяют у пациентов с первичными иммунодефицитамиi, то есть врожденными аномалиями иммунной системы. Трансплантация костного мозга зачастую является для них единственным вариантом получения правильно функционирующих иммунных клеток.
Вторая группа пациентов, которым может потребоваться трансплантация гемопоэтических стволовых клеток, — это люди, у которых костный мозг был разрушен, например, в результате агрессивного противоракового лечения.
Такая ситуация может быть желательной в случае рака крови (например, лейкоза ), когда целью терапии является разрушение пораженной раковым процессом кроветворной системы с последующим ее восстановлением с помощью имплантированных стволовых клеток.
<ул>Эпидермальные стволовые клетки — один из способов лечения обширных ран, возникших, например, в результате горит .
Вся процедура выглядит следующим образом: сначала из фрагмента здоровой кожи пациента берут эпидермальные стволовые клетки.
Затем эти клетки подвергают лабораторному культивированию в условиях, позволяющих их интенсивное размножение.
После получения соответствующего количества клеток их помещают на раневую поверхность.
Дополнительным преимуществом терапии является то, что организм пациента не может отторгнуть такую «повязку» — она произведена из собственных клеток пациента.
<ул>Относительно недавно была зарегистрирована еще одна терапия с использованием стволовых клеток. Речь идет о препарате, содержащем стволовые клетки лимба роговицы, позволяющем осуществлять реконструкцию эпителия роговицы (переднего, наружного слоя глазного яблока).
Как и в предыдущем случае, «источником» клеток является сам пациент, а точнее его здоровый глаз.
После сбора стволовых клеток их размножают в лаборатории, а затем вводят в пораженный глаз. Показанием к терапии является дефицит лимбальных стволовых клеток роговицы, например, в результате повреждения химическим веществом.
Будущее стволовых клеток
В приведенном выше тексте кратко представлены текущие и, как видите, весьма ограниченные применения стволовых клеток в медицине.
Вопросы научных исследований в этой области очень сложны, и стволовые клетки до сих пор вызывают больше вопросов, чем ответов.
Время от времени в научном мире появляется информация о прорывных открытиях, но, к сожалению, во многих случаях оказывается, что опубликованные результаты исследований не соответствуют действительности.
Так было в случае со знаменитой попыткой имплантации стволовых клеток костного мозга в постинфарктный рубец сердечной мышцы. Якобы положительные результаты такой терапии спровоцировали лавину последующих испытаний в других клинических центрах, но все эксперименты в конечном итоге закончились неудачей.
Для эффективного и безопасного использования стволовых клеток в медицине необходимы еще многие годы исследований.
Ученые постоянно пытаются узнать больше о необычных механизмах их функционирования.
Какие факторы влияют на процесс дифференцировки стволовых клеток?
Можно ли контролировать этот процесс?
Что делать, чтобы иметь возможность эффективно их приумножать?
Какие из ранее неизлечимых заболеваний действительно имеют шанс излечиться с помощью такой терапии?
Эти и многие другие вопросы постоянно являются предметом постоянных научных исследований.
Здесь стоит отметить, что, хотя терапевтическое применение стволовых клеток ограничено, они полезны и в других областях медицины.
Одним из примеров являются исследования процессов рака. Стволовые клетки позволяют моделировать такой процесс в лабораторных условиях, а затем тестировать на них потенциальные методы лечения (например, новые противораковые препараты).
Направления текущих исследований стволовых клеток включают, например, их применение в:
<ул>или, наконец, пытается реконструировать целые органы (например, поджелудочная железапри диабете I типа).
Мы должны осознавать, что стволовые клетки не являются панацеей, исследования по каждому потенциальному применению проводятся независимо и должны пройти ряд клинических испытаний, прежде чем получить одобрение.
Наконец, также стоит предостеречь «клиники», предлагающие терапию стволовыми клетками без какой-либо квалификации.
Такие эксперименты заканчиваются в лучшем случае потерей денег, а в худшем - здоровья или даже жизни.
Совет эксперта
