Медицинские надежды на стволовые клетки: результаты скромные

МОСКВА, 9 мар — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Стволовые клетки исследуют уже больше полувека. Ученые создают их из обычных взрослых клеток, моделируют с их помощью различные болезни, выращивают органоиды для трансплантации. Однако терапевтические методы использования стволовых клеток в большинстве случаев не выходят за рамки лабораторий и клинических испытаний.

Клеточные ясли

В конце января мир облетела новость: в Японии после успешных клинических испытаний одобрили лечение травм спинного мозга с помощью стволовых клеток. Учитывая, что еще несколько лет назад этот метод отрабатывали исключительно на лабораторных грызунах, прогресс по медицинским меркам стремительный. До сих пор широко практиковали только одну технологию лечения стволовыми клетками — пересадку костного мозга больным лейкемией.

Стволовые клетки есть у всех растений и животных, включая человека. Это недозрелые структуры, способные превратиться в любой тип специальных клеток: кровеносные тельца, нейроны, клетки кожи, кости, мышцы, зуба. С их помощью ткани организма постоянно в течение жизни обновляются. Например, клетки слизистой кишечника меняются каждую неделю.

Стволовые клетки в теории описывали в начале XX века. Впервые предположение об их существовании высказал биолог из Санкт-Петербурга Александр Максимов. Экспериментально это подтвердили в 1960-е годы канадские ученые Эрнест Маккалох и Джеймс Тилл.

Они подвергали мышей смертельной дозе рентгеновского излучения, убивая таким образом систему кроветворения, затем пересаживали им разные типы клеток от здоровых особей. Так исследователи увидели, что крови помогают восстановиться клетки костного мозга, причем, чтобы запустить процесс обновления, достаточно всего одной здоровой клетки, но она должна быть незрелой. Сейчас пересадка костного мозга используется для лечения болезней крови по всему миру.

© Dr Kate Patterson (Garvan Institute of Medical Research, NSW)

Гематопоэтические стволовые клетки костного мозга образуют клетки крови

Божественная глина для организма

Любой многоклеточный организм вырастает из небольшой колонии стволовых клеток. Если ее разделить, к примеру, на две части, то из каждой сформируется полноценный зародыш.

Эмбриональные стволовые клетки могут бесконечно делиться в пробирке. Это свойство используют, чтобы создавать клеточные культуры для лабораторных экспериментов и тестирования будущих лекарств. В отличие от стволовых клеток во взрослом организме, служащих для обновления определенного органа, эмбриональные стволовые клетки способны превратиться в любой тип клеток. За это их стали называть плюрипотентными, то есть клетками с многочисленными возможностями.

Технически можно получить эмбриональные стволовые клетки даже взрослого человека. Для этого нужна донорская яйцеклетка. Из нее удаляют ядро, где хранится ДНК, и помещают туда ядро клетки другого человека. Затем яйцеклетку заставляют делиться и получают эмбрион, развитие которого прекращают на самой ранней стадии. Впервые это продемонстрировал в 2018 году американский генетик Шухрат Миталипов.

Пока эти достижения не имеют практического применения, поскольку опыты с эмбриональными клеточными культурами разрешены исключительно в исследовательских целях.

© A*STAR

Колония человеческих эмбриональных стволовых клеток под стократным увеличением

Омоложение взрослых клеток

Стволовые клетки в сложившемся организме отличаются от эмбриональных тем, что они уже слегка "повзрослели", то есть расположились в каких-либо органах и готовы превращаться в нужный тип ткани. Процесс этот необратим. Если клетка стала, к примеру, эпидермальной клеткой кожи, то обратно стволовой ей не быть.

Так считали до 2006 года, пока японский ученый Синъя Яманака не открыл способ генетического перепрограммирования зрелых (соматических) клеток в стволовые. Из нескольких десятков генов, запускающих развитие эмбриона и впоследствии перестающих работать, он выделил четыре ключевых. Ученый попробовал включить их в зрелых клетках мыши, и это сработало — они приобрели способности незрелых.

Белки, вырабатываемые этими четырьмя генами, — Oct4, Sox2, Klf4 и с-Myc — называют теперь "коктейлем Яманаки". В 2012 году за это достижение ученый удостоился Нобелевской премии.

© NCATS

Превращение индуцированной плюрипотентной стволовой клетки в нейрон

Открытие Яманаки буквально развязало руки ученым по всему миру и породило волну исследований с этими новообращенными объектами (их называют индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками). Биологами овладела идея пересадки плюрипотентных стволовых клеток в любой поврежденный или состарившийся орган, чтобы его восстановить. Однако реальность оказалась сложнее. Подсаженные стволовые клетки не приживались, погибали, вызывали побочные эффекты либо просто не оказывали никакого действия.

Авторы Кокрейновского систематического обзора (эта организация исследует научные доказательства медицинских манипуляций) в 2015 году проанализировали данные о добавлении стволовых к собственным жировым клеткам пациента при трансплантации молочных желез. Рекламирующие эту процедуру клиники заявляют о том, что приживление в таком случае проходит лучше. Однако аналитики не нашли никаких подтверждений положительного эффекта процедуры — наоборот, указывали на ее возможную опасность.

В то же время в систематическом обзоре Кокрейна в 2014 году отмечался положительный эффект в результате лечения травм позвоночника мезенхимальными стволовыми клетками, после которого двигательные функции восстанавливались быстрее. Эти эксперименты в те годы делали исключительно на грызунах и, как показала практика, их результаты применимы для лечения людей.

В мире сохраняется колоссальный интерес к стволовым клеткам, потому что они открывают путь к терапии многих заболеваний: нейродегенеративных, сердечно-сосудистых, сахарного диабета, повреждений сетчатки глаза, наследственных. Ученые изучают возможность выращивать из стволовых клеток новые зубы, восстанавливать суставы.

© Depositphotos.com / edesignua

Плюрипотентные стволовые клетки способны превратиться в клетки любой ткани