Стволовые клетки – это неспециализированные клетки человеческого организма. Они способны дифференцироваться в любой тип клеток и обладают высокой способностью к самообновлению. Стволовые клетки существуют как в эмбрионах (эмбриональный тип), так и во взрослом организме (соматический тип).
Так, плюрипотентные стволовые клетки (ПСК) образуют клетки всех зародышевых листков, кроме внеэмбриональных структур (плацента). Одним из примеров являются эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) из внутренней клеточной массы доимплантационных эмбрионов. Другой пример – индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), полученные из слоя эпибласта имплантированных эмбрионов. Кроме того, в ходе недавнего весомого открытия, получение ИПСК возможно путем искусственного генерирования из соматических клеток, что перспективно для использования в регенеративной медицине.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки
В свою очередь унипотентные стволовые клетки характеризуются самой узкой способностью к дифференцировке (могут образовывать только один тип клеток, прим. дерматоциты).Они обладают особым свойством многократного деления, что также делает их многообещающим кандидатом для терапевтического использования в регенеративной медицине.
Соматические стволовые клетки обеспечивают заживление, рост и замену клеток, которые погибают каждый день во взрослом организм, обладают ограниченным диапазоном вариантов дифференциации.
Нейрональные клетки
Хотя плюрипотентность может возникать естественным образом только в эмбриональных стволовых клетках, соматические стволовые клетки возможно репрограммировать обратно в плюрипотентные клетки. Процесс прямого репрограммирования превращает дифференцированные соматические клетки в линии ИПСК, которые могут уже далее образовывать все типы клеток организма.
Эмбриональные стволовые клетки возникают в организме сразу после оплодотворения и обладают способностью бесконечно воспроизводиться. Это плюрипотентные клетки, которые могут образовывать более 200 типов клеток взрослого организма (кроме внеэмбриональных).
Фетальные стволовые клетки возникают на 5-9 неделе беременности и могут пройти ограниченное количество разделений и образовать специализированные клетки.
Соматические стволовые клетки (клетки взрослого организма) характеризуются тем, что могут образовывать ограниченное количество видов клеток или превращаться в клетки только одного вида.
Знания по свойству стволовых клеток позволяют развеивать многие страхи и мифы вокруг регенеративной медицины, особенно что касается образования опухолей. Так, в регенеративной медицине используются только мультипотентные стволовые клетки, постнатальное происхождение или соматические клетки (полученные из взрослого организма). Именно такие клетки не способны вызвать опухоли, что подтверждено доклиническими и клиническими исследованиями. Эмбриональные стволовые клетки не применяются в терапии именно из-за их плюрипотентности.
Использование стволовых клеток контролируется U.S. FDA (Food and Drug Administration) и другими организациями.
Стволовые клетки обладают огромным потенциалом и могут стать одним из важнейших аспектов медицины. Они играют большую роль в развитии регенеративной медицины, для лечения многих серьезных заболеваний, такие как врожденные дефекты или рак. В настоящее время возможно лечение стволовыми клетками травм спинного мозга, сердечной недостаточности, дегенерации сетчатки глаза, разрывов сухожилий и диабета 1 типа. Исследования стволовых клеток также помогают в понимании их физиологии и, как результат, поиску новых способов терапии неизлечимых болезней.
Гематопоэтические стволовые клетки (ГСК) являются наиболее тщательно изученными (более 50 лет) тканеспецифичными стволовыми клетками и наиболее часто используются в клеточной терапии. Забор клеток обычно происходит из костного мозга, периферической крови или пуповинной крови. ГСК ответственны за генерацию всех функциональных гематопоэтических клеток крови, включая эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Трансплантация ГСК используется при таких заболеваниях, как лейкемия и анемия. Поскольку трансплантация ГСК имеет многофакторный характер ее следует проводить в первую очередь пациентам с опасными для жизни заболеваниями.
Сбор стволовых клеток производится с помощью специальных аппаратов. Один из них – система MCS+ – это портативный аппарат, который кроме возможности проводить терапевтические процедуры афереза и плазмообмена, позволяет осуществлять сбор сразу нескольких компонентов крови у доноров, в том числе и стволовых клеток.
Гематопоэтические стволовые клетки
Наиболее распространенными и часто используемыми исходными тканями для получения (мезенхимальных) стромальных стволовых клеток (МСК) человека являются костный мозг и стромальная сосудистая фракция жировой ткани. МСК обладают врожденным тропизмом к поврежденным участкам и в ответ на сигналы повреждения секретируют множество медиаторов восстановления тканей, включая антиапоптотические, противовоспалительные, иммуномодулирующие, антифиброзные и ангиогенные агенты. В настоящее время типичная терапевтическая доза МСК составляет 100 миллионов клеток (~ 400 мкл). Очевидно, что текущая доза МСК предназначена как раз для инициирования или усиления ответной реакции организма.
Пуповина, как известно, также богата МСК. Благодаря криоконсервации сразу после рождения выделенные стволовые клетки можно успешно хранить и использовать в терапии для предотвращения будущих заболеваний конкретного пациента.
Стволовые клетки, обнаруженные в молочных зубах (SHED), обладают способностью развиваться в большее количество типов тканей тела. Методы их забора, выделения и хранения просты и неинвазивны. В отличие от стволовых клеток пуповинной крови, они способны регенерироваться в твердые ткани, такие как соединительная, нервная, зубная или костная ткань.
Благодаря терапии стволовыми клетками можно не только отсрочить прогрессирование неизлечимых нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера (БА) и болезнь Хантингтона, но и, устранить источник проблемы. Открытие нейрональных стволовых клеток (НСК) опровергло идею о том, что ЦНС не способна к нейрогенезу. НСК клетки способны улучшать когнитивные функции в доклинических моделях БА на грызунах. Также клинически полученные ИПСК человека из кожных биопсий используются для разработки подхода на основе НСК для лечения БА.
Подводя итог, влияние стволовых клеток в регенеративной медицине и трансплантологии огромно. В настоящее время неизлечимые нейродегенеративные заболевания могут поддаваться лечению. Индуцированная плюрипотентность позволяет использовать собственные клетки пациента. Банки тканей дают возможность сохранять клетки для борьбы с теперешними и будущими заболеваниями. Таким образом, благодаря клеточной терапии и всем ее регенеративным преимуществам мы можем продлить и улучшить жизнь человека уже сегодня.