Большинство клеток нашего организма являются специализированными, то есть выполняют какую-либо конкретную функцию. Но такими они были не всегда. Изначально клетки обладают потенциалом в ходе своего развития стать чем угодно — нейронами, клетками кишечника, сердечно-сосудистой, мышечной, хрящевой ткани. Такие клетки, пока ещё «не определившиеся, кем стать», называются стволовыми. С возрастом в организме человека остаётся небольшое количество стволовых клеток.
Впервые о существовании стволовых клеток высказался в 1908 году российский учёный Александр Александрович Максимов. Во взрослом организме стволовые клетки выполняют важнейшие функции — мигрируют к повреждённому органу и активно участвуют в процессах заживления.
Популярность стволовых клеток растёт с каждым годом, перспектива получения совершенно любых клеток организма, а также возможность лечения тяжелейших заболеваний делает стволовые клетки объектом многочисленных исследований и громких дискуссий. Терапия стволовыми клетками носит название регенеративной медицины.
Как получают стволовые клетки?
Процесс получения, хранения стволовых клеток крайне долог, непрост и дорог. Преднамеренно стволовые клетки успешно получают из нескольких источников. Во-первых, это абортивный материал, а также оставшийся материал после искусственного оплодотворения. Эмбриональные стволовые клетки получают с помощью эмбрионов, которым от 3 до 5 дней. Другой источник — плацентарно-пуповинная кровь. Стволовые клетки из пуповинной крови получают во время родов. Самое ценное преимущество данных стволовых клеток — возможность сохранить их качества на 20 лет и более при помощи заморозки. В то же время значимым недостатком является низкое содержание стволовых клеток в пуповинной крови; лишь в 25% случаев их достаточно, чтобы трансплантировать взрослому человеку. Лечение пуповинными клетками особенно эффективно между членами одной семьи. В России есть банк стволовых клеток, в котором хранят пуповинную кровь.
В организме взрослого человека стволовые клетки образует костный мозг. Также стволовые клетки содержатся в небольшом количестве во многих органах и тканях — головной, спинной мозг, кровь, кожа, пищеварительный тракт, ткани поджелудочной железы и так далее. К сожалению, у взрослых стволовых клеток есть существенные недостатки — эти клетки не такие универсальные и долговечные, а перед началом применения их необходимо искусственно «откатить назад» в развитии. К тому же, из-за негативных воздействий окружающей среды такие клетки могут быть аномальными.
Основные направления применения
Стволовые клетки уникальны — они обладают безграничными способностями к делению и могут самообновляться, воссоздавая функциональные ткани. Список заболеваний, которые лечат стволовыми клетками, увеличивается с каждым днём. Эффективность стволовых клеток при заболеваниях суставов достигает 85%. Их действие основывается на улучшении обменных процессов как в поражённом суставе, так и в организме в целом. Введение стволовых клеток приводит к уменьшению болей, а иногда и к полному их исчезновению. Исследования доказывают, с помощью стволовых клеток возможно восстановить ткани печени, а также поджелудочной железы.
В 2007 году на международном медицинском конгрессе японские специалисты представили доклад о впечатляющем медицинском эксперименте. Учёные смогли вырастить из единственной стволовой клетки роговицы новую, здоровую роговицу. Другим экспериментом этих учёных являлось выращивание зуба также из единственной стволовой клетки. Позднее этот зуб был трансплантирован лабораторной мыши и успешно прижился.
Перспективным направлением является регенерация тканей сердечной мышцы после перенесённого инфаркта. Например, особенно показательны результаты исследований, проводимые в Медицинской школе Икан на горе Синай. У мышей был смоделирован инфаркт миокарда, при этом одной группе вводили плацентарные стволовые клетки Cdx2. Второй группе мышей — физиологический раствор, а третьей группе — плацентарную кровь без стволовых клеток. В результате в течение трёх месяцев стволовые клетки мигрировали непосредственно к участкам повреждённого миокарда, и привели к образованию новых сосудов и кардиомиоцитов (сокращающиеся клетки сердца).
Находят своё место стволовые клетки и в лечении эндокринных заболеваний. После трансплантации стволовых клеток состояние пациентов с сахарным диабетом улучшается уже на второй день — уровень глюкозы крови снижается на 20 %, исчезает чувство онемения в конечностях, восстанавливается чувствительность. Максимальный эффект достигается через 3 месяца.
Широко проводятся исследования, направленные на расширение возможностей в лечении заболеваний нервной системы — последствий травм головного и спинного мозга, инсульта, болезни Альцгеймера и т.д. Большинство неврологических заболеваний характеризуется массовой гибелью нейронов в сочетании с низким потенциалом регенерации. Большой проблемой современного общества является болезнь Альцгеймера, при которой наблюдается прогрессирующее снижение памяти, нарушение речи, мышления, восприятия. По оценкам Всемирной организации здравоохранения в мире данным заболеванием страдает более 18 миллионов человек. Активно применяемые в настоящее время методы терапии только облегчают симптомы, но не излечивают саму болезнь. На данный момент проводятся исследования на мышиных моделях; также известно о проведении клинических испытаний трансплантации стволовых клеток небольшому числу пациентов с болезнью Альцгеймера. В результате выявлено улучшение умственных способностей.
Другим направлением применения стволовых клеток является борьба с последствиями химиотерапии при опухолевых заболеваниях. Пациентам трансплантируют стволовые клетки, что позволяет в короткий срок восстановить кроветворение.
Стволовые клетки — путь к вечной молодости?
В организме взрослого человека содержится небольшое количество стволовых клеток, процессы регенерации тканей проходят замедленно, всё это приводит к образованию морщин, возрастных изменений. Официально разрешено применение стволовых клеток для лечения выпадения волос, возрастных изменений, ожогов, хронических ран, стрий (простым языком — растяжек). Улучшается тонус кожи, устраняются морщины, пятна после акне, кожа становится эластичнее на 20 %. Эффект сохраняется по различным данным от 8 месяцев до нескольких лет. Наиболее подходящий возраст для процедуры омоложения 35-40 лет. Омоложение стволовыми клетками — не обычная салонная процедура, её следует проводить в условиях специализированной клиники.
Стволовые клетки — панацея от всех болезней?
Стволовые клетки обладают колоссальными возможностями развития в различных направлениях, в том числе они способны стать ещё более незрелыми и привести к возникновению онкологических заболеваний либо ускорить рост уже существующих. Поэтому в настоящее время является крайне важным выяснение условий, при которых развиваются побочные эффекты. Риск развития опухолей — один из основных «страхов» современной медицины перед стволовыми клетками.
Другой значимой проблемой использования стволовых клеток является их несовместимость с реципиентом. Даже тщательный подбор донора и реципиента не решает полностью эту проблему: вероятность отторжения по-прежнему остаётся высокой. Существенным препятствием к активному исследованию стволовых клеток являются моральные аспекты, так как эмбриональные стволовые клетки получают из эмбрионов на ранней стадии развития. Многие религии крайне негативно относятся к любым опытам с эмбрионами, абортивным материалом.
Открытие эмбриональных стволовых клеток считается третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы «Геном человека». Применение стволовых клеток создаёт огромные возможности для развития медицины. Тем не менее на данный момент стволовые клетки ещё недостаточно изучены, остаётся не выяснено, какие сигналу нужно подавать трансплантируемым клеткам, чтобы они развивались в нужном направлении. Пока этот механизм до конца не изучен, поведение стволовых клеток невозможно предсказать. Самое интересное ещё впереди!
