Лекция - Стволовые клетки и их использование

Подождите немного. Документ загружается.

Соответствующие исследования на человеке по известным

причинам затруднены, и тем не менее такие клетки

обнаружены в соответствующей ткани плода, а кроме того,

клетки, сходные со стволовыми клетками нервной ткани,

обнаружены в мозге больного эпилепсией, часть которого

была удалена в ходе операции.

С возрастом количество стволовых клеток становится все

меньше, и, соответственно, восстановительные

возможности организма снижаются. Так, когда мы

рождаемся, у нас в костном мозге на 10 тыс. кроветворных

клеток приходится одна стволовая клетка. У растущих

подростков стволовых клеток уже в 10 раз меньше. К 50-ти

годам на 0,5 млн обычных клеток приходится 1 стволовая,

в 70 лет – 1 стволовая клетка на 1 миллион. Из- за этого

возможности человека по регенерации сильно ограничены.

В результате страдает способность ткани к

физиологической регенерации и к восстановлению

после болезни или травмы.

Источники стволовых клеток

у взрослого организма

Обладают ли стволовые клетки взрослого организма таким

же потенциалом, как и плюрипотентные клетки?

До недавнего времени практически не было данных о том, что

полипотентные стволовые клетки млекопитающих, например

гемопоэтические стволовые клетки, могут изменить

направление своего развития и дать начало клеткам кожи,

печени или любым другим специализированным клеткам,

отличным от форменных элементов крови. Однако

проведенные в последние годы опыты на животных показали,

что здесь еще рано ставить точку. Обнаружилось, что некоторые

стволовые клетки животных, ранее считавшиеся строго

специализированными, при некоторых условиях могут менять

свою специализацию. Так, стволовые клетки нервной ткани

мыши, введенные в костный мозг, оказались способными

дифференцироваться в разные клетки крови, а стволовые

клетки, обнаруженные в костном мозге крыс, могут

дифференцироваться в клетки печени. Эти впечатляющие

эксперименты свидетельствуют о том, что при определенных

условиях стволовые клетки проявляют большую

гибкость, чем это считалось ранее.

Источники стволовых клеток

у взрослого организма

Почему нельзя использовать «взрослые» стволовые клетки в

медицинских целях прямо сейчас?

Стимулом к изучению стволовых клеток человека служит то,

что они таят в себе огромные возможности как с чисто научной

точки зрения, так и в том, что касается их применения в

клеточной терапии. Прежде всего речь идет о тех

преимуществах, которые дает их использование при

трансплантации. Если бы удалось получить стволовую клетку

от взрослого индивида, стимулировать ее деление и изменить

специализацию, ее можно было бы ввести в организм донора,

не опасаясь отторжения. Такой подход мог бы избавить от

необходимости использовать стволовые клетки человеческого

эмбриона или плода – эта практика вызывает неприятие

общественности по этическим соображениям.

Однако, несмотря на всю перспективность, этот метод

сталкивается с серьезными проблемами. Во-первых, стволовые

клетки обнаружены далеко не во всех типах тканей взрослого

человека. Так, не найдены стволовые клетки сердечной

мышцы и островков поджелудочной железы. Во-

вторых, даже если такие клетки обнаружены, они

присутствуют в тканях в очень малых количествах и их

трудно выделить и очистить, а с возрастом их

становится еще меньше.

Источники стволовых клеток

у взрослого организма

Чтобы стволовые клетки взрослого человека можно было

использовать для его же лечения, нужно прежде всего получить

их от данного пациента, затем культивировать до достижения

достаточно большой плотности, чтобы их хватило для терапии.

Однако бывают случаи, когда болезнь просто не дает времени на

проведение всех этих процедур, а кроме того, если заболевание

имеет генетическую природу, пораженными скорее всего будут и

стволовые клетки. Есть указания на то, что стволовые клетки

взрослого организма делятся не так быстро, как стволовые клетки

плода, а их ДНК, по-видимому, содержит больше нарушений.

Не очень перспективным представляется и использование

«взрослых» стволовых клеток для изучения ранних этапов

клеточной специализации, поскольку эти клетки уже прошли

долгий путь в одном направлении. Кроме того, из одной линии

«взрослых» стволовых клеток можно получить не более 3 –4

типов тканей. Прежде чем мы сможем ответить на вопрос, какие

именно стволовые клетки нужно иметь, чтобы справиться с тем

или иным новым заболеванием, совершенно необходимо

исследовать потенциал «взрослых» стволовых клеток и

сравнить его с потенциалом плюрипотентных клеток.

Источники стволовых клеток

у взрослого организма

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

Перспективы лечения с помощью взрослых стволовых

клеток

2053 год. Всего сто лет прошло с тех пор, как Джеймс Уотсон

и Фрэнсис Крик открыли строение ДНК, и вот ученые медики-

новаторы только что объявили о первой успешной

регенерации человеческого сердца. После подключения Йона

Сигурдсона, больного с пороком сердца на окончательной

стадии, к аппарату искусственного кровообращения и удаления

большей части поврежденного органа, врачи разморозили

замороженный образец персонализированных стволовых

клеток Йона, созданных в 2013 году из эмбриональных

стволовых клеток с использованием технологии переноса

клеточного ядра, и ввели больному в грудную клетку. С

помощью сложной смеси факторов роста, новые стволовые

клетки достигли пораженного участка и сразу же

принялись за дело, отстраивая заново совершенное

юное сердце. Несколько недель спустя Йон покидает

больницу совершенно здоровым.

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

Десять лет назад регенеративная медицина уже снабдила

его новой почкой, а вслед за тем и вернула ему былую

подвижность путем регенерации обоих коленей. Теперь же

он получил и новое сердце, с которым он сможет пробегать

милю за шесть минут. Йону Сигурдсону 100 лет

».

Это похоже на сюжет из научно-фантастического романа, но

через несколько десятков лет все описанное вполне может

стать реальность. Стволовые клетки привлекли большой

интерес как ученых, так и широкой общественности не

только тем, что вполне могут стать ключом к волшебному

исцелению возрастных заболеваний сердца, но и тем, что

их непосредственное использование в медицине выглядит

очень притягательно: стволовые клетки способны

усиливать собственную регенеративную деятельность

организма, которая с возрастом слабеет.

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

Одно из самых впечатляющих применений

плюрипотентных клеток человека – это так называемая

«клеточная терапия». Многие заболевания человека

обусловливаются нарушением функционирования клеток

или целых органов, и сегодня для устранения дефекта в

таких случаях используется метод трансплантации. К

сожалению, нередко повреждения носят множественный

характер, и заменить все затронутые ими органы не

представляется возможным. Плюрипотентные клетки,

стимулированные к дифференцировке с образованием

строго специализированных клеток, могут служить

возобновляемым источником не затронутых поражением

клеток, замещающих выбывшие из строя дефектные клетки.

Это открывает широкие возможности для лечения самых

разных заболеваний человека, включая такие серьезные, как

болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера,

сердечно-сосудистые заболевания, ревматоидный

артрит, диабет и др.

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

Возможное применение плюрипотентных клеток

Изолированные плюрипотентные клетки человека – очень

ценный материал для исследователей и клиницистов.

Эксперименты с их использованием могут помочь

разобраться в сложнейших процессах развития

человеческого организма, и прежде всего в том, что именно

влияет на принятие клеткой решения о переходе от стадии

роста и деления к стадии дифференцировки. Известно, что

ключевым моментом здесь является «включение» и

«выключение» специфических генов, но мы мало что

знаем и о самих этих генах, и о том, какие события

предшествуют их переключению. Разобравшись в

функционировании клетки в норме, мы сумеем понять,

какие сбои в ее работе приводят к фатальным для

организма последствиям.

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

Применение стволовых

клеток для восстановления

органов

Выделение плюрипотентных клеток человека

открывает новые возможности перед

исследователями, занимающимися поисками

новых лекарственных веществ и их

тестированием. Разнообразные клеточные линии

(например, линии раковых клеток) используются

в этих целях уже сейчас, а культура

плюрипотентных клеток позволяет проводить

тестирование сразу на нескольких типах клеток.

Это не заменяет тестирование на уровне целого

организма, но значительно облегчает поиск новых

лекарственных веществ.