Стволовые клетки - это иерархия особых клеток живых организмов, каждая из которых способна впоследствии изменяться (дифференцироваться) особым образом (то есть получать специализацию и далее развиваться как обычная клетка). Отличие стволовых клеток состоит в том, что они могут делиться неограниченно, пока не "превратятся" в зрелые, а зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество циклов деления.

Согласно современным гипотезам и представлениям, у млекопитающих существуют стволовые клетки для всех видов тканей и органов на протяжении всего срока жизни индивидуума.

Более того, имеются данные, что существует единая мультипотентная (универсальная) стволовая клетка. Дальнейшая ее специализация определяется набором стимулов, с которыми эта клетка встречается в организме.

Убедительно доказано, что из этих клеток происходят не только все ростки кроветворения, но и другие клетки организма. При определенных условиях из стволовой клетки крови можно получить клетку скелетной мускулатуры, клетку сердечной мышцы, вырастить настоящую кость и хрящ, и, даже, вырастить клетку головного мозга - нейрон. Эти лабораторные данные нашли свое применение в клинике. С помощью трансплантации клеток крови делаются первые шаги в лечении заболеваний скелетных мышц (миопатия Дюшена), эндокринной патологии (сахарный диабет), дегенеративных болезней центральной нервной системы (болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз). Лечение острого инфаркта миокарда с применением стволовых клеток вышло за рамки эксперимента и вошло в клиническую практику. Периодические переливания клеток, полученных на ранних этапах жизни , могут способствовать замедлению процессов старения. Трансплантации стволовых клеток, которым приданы определенные свойства методом генной инженерии, делает первые успешные шаги.

Учитывая скорость развития биотехнологий, можно уверенно прогнозировать появление программ с использованием трансплантаций модифицированных стволовых клеток крови для лечения инвалидизирующих и неизлечимых в настоящее время заболеваний.

В насотящее время в мире каждый год по поводу различных заболеваний проводится более 20000 трансплантаций стволовых клеток.

Источники стволовых клеток

Наиболее богата стволовыми клетками пуповинная кровь новорожденного. Эти стволовые клетки, кроме прочего, имеют наибольшую способность к делению и специализации, и не подверглись влиянию внешней и внутренней среды.

Процедура сбора пуповинной крови хорошо разработана и безопасна для матери и ребенка. С начала 90-х годов в США, Европе, Японии, Австралии, а сейчас и в Росси по желанию родителей практикуется сбор, заморозка и пожизненное хранение клеток пуповинной крови новорожденного. К настоящему времени в банках хранится более 100000 образцов.

Вторым источником стволовых клеток является костный мозг человека. При определенных условиях стволовые клетки выходят в периферическую кровь и циркулируют там непродолжительное время.

За последние два десятилетия разработана методика, позволяющая получать стволовые клетки из крови и хранить их длительно без потери свойств. Эта методика предусматривает предварительную стимуляцию кроветворения донора для увеличения содержания интересующих клеток в кровотоке в десятки раз и их забор с помощью клеточного сепаратора крови.

По мере старения организма капитал стволовых клеток истощается, существенно снижается их способность к делению, замедляются процессы жизнедеятельности, что приводит к нарушению функций органов и систем, старению организма, может являться причиной возникновения опухолей. Чем раньше собраны и законсервированы стволовые клетки, тем больше их потенциал в плане восстановления утраченных функций. Таким образом, каждый человек может стать донором стволовых клеток для самого себя.

Крупные научные медицинские центры Российской Федерации, например, ГУ РОНЦ им. Н.Н. Блохина, РАМН, Кардиологический научный центр им. Бакулева и др., разработали и внедрили протоколы лечения больных, с использованием стволовых клеток крови.

Изучаются возможности выделения и применения стволовых клеток из менструальной крови женщин детородного возраста.

Эффективность клеточной терапии показана и доказана в следующих областях медицины:

1. Онкология (трансплантация стволовых клеток крови собственно больного или здорового донора при заболеваниях крови или солидных опухолях).
2. Гематология (трансплантация клеток крови донора при приобретенных или врожденных апластических анемиях).
3. Радиомедицина (острая и хроническая лучевая болезнь).
4. Иммунология (врожденные иммунодефицитные состояния).
5. Воспалительные заболевания (ревматоидный артрит, системная красная волчанка).
Клинические испытания, проведенные за последние десятилетие, расширили показания к клеточной терапии и позволили ее внедрить в:
1. кардиологию (трансплантация клеток в очаг инфаркта миокарда, терапия атеросклероза);
2. неврологию (реабилитация после травм и заболеваний головного и спинного мозга);
3. травматологию и ортопедию (лечение длительно заживающих переломов костей).

Также получены положительные результаты применения стволовых клеток в комплексном лечении врожденных заболеваний (болезни накопления, пример болезнь Гоше, Неймана-Пика).

В ближайшей перспективе (5-10 лет) лечение больных сахарным диабетом, дегенеративными заболеваниями, путем трансплантации модифицированных или клонированных стволовых клеток донора (методами генной инженерии)

В связи с высокой ценностью стволовых клеток, как «строительного материала» для организма больного человека, предлагается следующая программа сбора, криоконсервирования и длительного хранения кроветворных стволовых клеток крови, полученных из пуповинной крови новорожденного ребенка или периферической крови взрослого человека.

Получение стволовых клеток из пуповинной крови

Пуповинная кровь принадлежит новорожденному ребенку и содержит в несколько раз больше стволовых клеток, которые находятся на разных степенях зрелости, чем кровь взрослого человека. До конца 80-х годов прошлого века пуповинная кровь практически не использовалась для нужд ребенка или его родителей. Первые трансплантации стволовых клеток пуповинной крови показали ее эффективность и целесообразности персонального хранения. Если пуповинная кровь не собирается она уничтожается вместе с плацентой. Сбор пуповинной крови после рождения ребенка - уникальная, однократная возможность обеспечить запас стволовых клеток без каких-либо медицинских манипуляций и введения препаратов. Получение стволовых клеток из любых других частей пуповины и плаценты - это широко распространенный миф.

Преимущества пуповинной крови.

1. Сбор пуповинной крови проводится после рождения ребенка и его отделения от матери, путем пересечения пуповины.
2. Процедура сбора крови безболезненна и безопасна как для матери, так и для новорожденного (ребенок уже отделен от пуповины, а плаценты не имеет общих сосудов и нервных окончаний со стенкой матки роженицы).
3. Собирается лишь та кровь, которая находится в сосудах плаценты и пуповины. Это означает, что ни у роженицы, ни у новорожденного кровь не берется.
4. Сбор крови не требует проведения специальных манипуляций и введения каких-либо препаратов.
5. Процедура сбора длится всего несколько минут.
6. Пуповинная кровь – наиболее богатая стволовыми клетками субстанция человеческого организма.
7. В пуповинной крови присутствуют молодые стволовые клетки с неограниченным потенциалом деления и дифференцировки.

Краткое описание метода получения клеток пуповинной крови.

Сбор пуповинной крови осуществляется после рождения ребенка и отделения его от пуповины. Ни мать, ни ребенок не испытывают болевых ощущений. В ряде случаев возможен забор пуповинной крови и после отделения плаценты, если нет сомнения в ее целостности. Кровь собирается в специальную систему с консервантом путем пункции иглой вены пуповины. После того как кровь перетечет из пуповины в специальную систему, ее доставляют в лабораторию для обработки, выделения клеток их консервирования и длительного хранения.

Обследование матери до и после забора пуповинной крови.

Перед тем как собрать пуповинную кровь роженица должна быть осмотрена врачом и обследована на носительство опасных инфекций (гепатит В и С, ВИЧ, сифилис, гонорею и др.). Также необходимо сделать общий и биохимический анализ крови (определить количество форменных элементов крови, глюкозы, билирубина, белка, ферментов и. т.д.).

Подготовка в криоконсервации пуповинной крови и длительное хранение стволовых клеток

После доставки специальной системы с пуповинной кровью в лабораторию проводится выделение стволовых клеток, помещение клеток в специальный контейнер и их замораживание при ультранизких температурах (минус 196 0С). Далее замороженный материал хранится в в индивидуальной ячейке криохранилища под индивидуальным номером. По результатам обработки пуповинной крови оформляется протокол, содержащий описание процедуры и показатели качества материала.

Срок хранения клеток в жидком азоте неограничен.

Получение стволовых клеток у взрослого человека (донора)

Если пуповинная кровь не была заготовлена непосредственно после родов, стволовые клетки могут быть получены из периферической крови здоровых, совершеннолетних доноров при соблюдении определенных условий.

Краткое описание метода получения стволовых клеток.

Процедура условно разделяется на две части

1) Мобилизация стволовых клеток в периферическую кровь:
С целью увеличения количества стволовых клеток в периферической крови донор получает 8 инъекций гранулоцитарного колониестимулирующего фактора (Г-КСФ), подкожно с интервалом в 10-12 часов в течение 4 дней. Г-КСФ представляет собой медицинский препарат, полученный путем генной инженерии.

2) Сбор стволовых клеток или получение сепарата:
Осуществляется на 5 день от начала стимуляции Г-КСФ на сепараторе крови с использованием одноразовой системы для сепарации и стандартных растворов. Длительность процедуры составляет не более 3 часов, в зависимости от скорости процедуры, веса донора и параметров анализа крови. Процедура сбора клеток проводится путем забора крови из одной вены, обработки ее внутри сепаратора, забора определенного объема стволовых клеток и возврата остальных компонентов крови донору через другую вену.

Преимущества стволовых клеток крови.

1. Возможность получения из периферической крови без применения общего наркоза с минимальной травматичностью для донора.
2. Возможность проведения многократных и повторных сеансов получения стволовых клеток. 3. Относительная быстрота получения.
4. Быстрое восстановление кроветворения в случае трансплантации, уменьшение времени пребывания в стационаре.

Криоконсервация стволовых клеток.

После доставки сепарата в лабораторию проводится его обработка. Затем клеточный концентрат переводится в специальный криоконтейнер и замораживается при ультранизкой температуре (минус 196 0С). Далее замороженный материал хранится в индивидуальной ячейке криохранилища под индивидуальным номером. По результатам обработки пуповинной крови оформляется протокол, содержащий описание процедуры и показатели качества материала.

Применение стволовых клеток.

Клетки могут быть использованы для лечения гематологических и онкологических больных (трансплантация стволовых клеток крови собственно больного или здорового донора при заболеваниях крови или солидных опухолях). В гематологии, радиомедицине, иммунологии и других областях медицины: трансплантация клеток крови донора при приобретенных или врожденных апластических анемиях; острая и хроническая лучевая болезнь, врожденные иммунодефицитные состояния; рассеянный склероз; ревматоидный артрит, системная красная волчанка и др.

Например, только в одной Москве существует несколько государственных медицинских учреждений, использующих в лечении больных стволовые клетки. Среди них можно выделить такие центры, как: Россйский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина, Медико-хирургический центр им. Н.В. Пирогова, Гематологический научный центр, Научный Центр сердечно-сосудистой хирургии им. А. Н. Бакулева РАМН, ФНЦ трансплантологии и искусственных органов имени академика Шумакова и другие.

Благоприятный прогноз трансплантации выше при наибольшем сходстве донора и реципиента по антигенам тканевой совместимости (HLA - human leucocyte antigens - антигены тканевой совместимости, человеческие лейкоцитарные антигены). Подобрать донора, полностью совместимого с реципиентом по антигенам HLA, очень сложно, поскольку число комбинаций, составленных более чем из 100 антигенов этого семейства, чрезвычайно велико. Найти донора, полностью совместимого с реципиентом по антигенам HLA, среди людей, не являющимися его родственниками, почти невозможно. Вероятность подбора полностью совместимого донора среди родных братьев и сестер составляет 1:4, так как гены HLA наследуются по законам Менделя. При наследовании HLA - антигенов ребенок получает по одному гену каждого локуса от обоих родителей, т.е. половина антигенов тканевой совместимости наследуется от матери и половина от отца.

Таким образом, представленная программа сбора, криоконсервирования и длительного хранения стволовых кроветворных клеток поможет обеспечить донора и его близких родственников «уникальными», доступными только для них, стволовыми клетками, а также даст возможность применения клеток в случае необходимости.

Стволовые клетки – это первые незрелые клетки, способные к размножению, самообновлению, дифференциации и трансформации в различные другие типы клеток. Именно они становятся теми «базовыми ячейками» и «строительным материалом», из которых развиваются наши органы, иммунная система и кровь. Содержащие в себе генетическую информацию и схему развития организма, стволовые клетки обеспечивают его рост и восстановление на протяжении всей нашей жизни: они становятся клетками , крови, мышц, костей, сердца, мозга и всех тех тканей, из которых состоят наши органы и тело.

При получении сигнала о поражении тканей стволовые клетки направляются в очаг, и именно в этой зоне трансформируются в те клетки, которые нужны для восполнения полученных утрат. Такая стимуляция нашего организма приводит к началу активной регенерации тканей и органов. Например, у человека произошел , и в стадии реабилитации наблюдается постепенное восстановление утраченных функций. Причиной таких процессов являются именно стволовые клетки, которые постепенно достигают пораженных тканей, трансформируются в клетки, окружающие поврежденные ткани, и восстанавливают их.

Намного больше стволовых клеток присутствует в организме у детей и молодых людей, а с годами их становится значительно меньше, и их запасы не восстанавливаются. У эмбриона на 10 тыс. клеток приходится 1 стволовая, а у человека 60-70 лет из 8 млн. обычных клеток только одна является стволовой. Именно поэтому с годами процесс регенерации после перенесенных болезней или травм происходит сложнее и с большим количеством осложнений.

Впервые термин «стволовые клетки» появился в 1908 году, и ввел его петербуржский врач-гематолог А. Максимов. Его последователем стал гематолог С. Воронцов, работавший над этими же научными исследованиями в Париже, а в 60-70-е годы внушительный вклад в исследования был внесен И. Чертковым и А. Фриденштейном. Использовать стволовые клетки для лечения тяжелых заболеваний, поддававшихся лечению только при помощи костного мозга, стали только в 80-е годы.

Впервые стволовые клетки, полученные из крови, собранной из пуповины, были применены для лечения в 1988 году во Франции и США. Больному анемией ребенку Фанкони были трансплантированы стволовые клетки, выделенные из пуповинной крови его сестры. После этого банки для сохранения пуповинной крови начали создаваться в Европе, США и России.

Исследования о генетических модификациях стволовых клеток и методах их наращивания проводятся во всем мире. В будущем они могут стать единственным способом избавления от таких тяжелых и опасных заболеваний, которые невозможно вылечить при помощи медикаментов или хирургических вмешательств. Сегодня развитие медицины позволяет вводить стволовые клетки в организм и направлять их в необходимом при том или ином клиническом случае направлении. Именно поэтому многие люди стали задумываться о необходимости их сохранения в специализированных банках. Ведь такая возможность максимизирует их способность воспользоваться открывающимися в перспективе достижениями медицины.

В этой статье мы ознакомим вас с источниками и видами стволовых клеток, достоинствами и недостатками их применения, списком заболеваний, при которых они используются для лечения, мифами об использовании клеточных технологий для лечения в нашей и других странах. Эта информация будет полезна для вас и убережет от последствий, которые несут услуги аферистов, предлагающих введение стволовых клеток.

Источники получения и виды стволовых клеток

Основными источниками получения стволовых клеток являются:

• костный мозг;
• ткани эмбриона;
• пуповинная кровь;
• плацента.

В печени, мышцах, головном мозге, коже, кишечнике и красном костном мозге взрослого человека присутствуют пролиферирующие тканеспецифические клетки. В последние годы в тканях взрослого организма удалось выявить и такие клеточные элементы, которые могут мигрировать в другие ткани in vivo и дифференцироваться не только в тканеспецифическом направлении, но и в клетки другого тканевого типа. Такой процесс получил название «пластичность». Вероятность, что в будущем он даст возможность изменить концепцию генной и клеточной терапии.

На сегодняшний день ученые смогли получить такие типы стволовых клеток:

• гемопоэтические;
• мезенхимные;
• нервные;
• мышечные;
• кожные;
• клетки кишечника;
• кардиомиоциты;
• эндотелиальные.

Мультипонетные стволовые клетки взрослого организма

ГСК – гемопоэтические клетки

Одним из источников стволовых клеток является красный костный мозг. Стромальные клетки получаются из него во время пункции. Затем их мобилизируют в условиях специальной лаборатории, наращивают и трансплантируют в организм. Даже из одной такой клетки возможно производство колоний стромальных клеток. Поступая в организм, они под воздействием особых сигнальных веществ направляются к месту поражения и, «забывая» о своем костномозговом происхождении, под воздействием определенных факторов трансформируются в необходимые ткани (нервные, кардиомиоциты).

Исследования показывают, что уже через 14 дней после введения в культуру стромальных клеток особого сигнального вещества они трансформируются в нервные клетки. А 90% стромальных клеток, введенных в зону , дифференцируются в каридиомиоциты. Однако стволовые клетки, полученные от взрослого человека, обладают меньшей функциональной активностью, т. е. возможность их «волшебного перерождения» уже ограничена. Помимо этого, такие клетки могут вводиться только тому человеку, из костного мозга которого они были забраны, и не могут быть донорским материалом.

Стволовые клетки из крови, пуповинной крови и плаценты

Некоторое количество стволовых клеток находится в периферической крови и других тканях и органах. Большое их количество может получаться именно из крови, забранной из пупочной вены у новорожденного непосредственно после рождения. После сбора биоматериал с стволовыми клетками из пуповинной крови помещается в специализированный криобанк и может использоваться для восстановления практически любого органа или ткани.

В США была разработана методика получения стволовых клеток и из тканей плаценты: там их содержится в 10 раз больше, чем в пуповинной крови. Такие клетки способны трансформироваться в клетки крови, мышц, кожи и нейроны, но создание биобанков для их хранения требует больших финансовых затрат и поэтому в России и других странах СНГ таких криобанков практически нет.

Именно пуповинная кровь в виде источника стволовых клеток имеет ряд весомых преимуществ перед другими их источниками. Преимущества таких гемопоэтических клеток заключаются в следующем:

• полностью инфекционно безопасны;
• могут использоваться в любой момент;
• безболезненный и легкий способ забора биоматериала (в отличие от костного мозга и крови из периферических вен);
• идеально совместимы при необходимости их трансплантации близким родственникам (сестрам, братьям, матери);
• могут использоваться для лечения других людей при условии их совместимости по антигенам;
• использование не вызывает этических проблем, которые связаны со способом забора материала и его утилизации (в отличие от эмбриональных стволовых клеток).

После забора кровь в пробирках помещают в жидкий азот и сохраняют в специальных криокамерах при температуре -196 °C в условиях приспособленных для этого банков пуповинной крови. Впервые такой биобанк был создан в 1992 году, а сегодня в мире существует более таких 400 банков. Большинство из них являются частными и предоставляют услуги по сохранению полученного при рождении ребенка биоматериала и изъятию биодепозита для лечения членов семьи. Как правило, частные биобанки пуповинной крови заключают договор с клиентами на 15-17 лет, и на протяжении этого времени биоматериал полностью сохраняет свою активность. После достижения совершеннолетия депозит становится собственностью ребенка, чья пуповинная кровь была сохранена.

Другой тип таких биобанков – государственные. В них сохраняются образцы биоматериалов, которые были предоставлены родителями после рождения ребенка безвозмездно. Воспользоваться такими биодепозитами для лечения может любой человек, которому по иммунологическим показателям подходит пуповинная кровь. Цена такой донорской крови составляет около 20 тыс. долларов, и примерно такая же сумма понадобится семье больного для проведения поиска и анализов на совместимость стволовых клеток.

Государственные банки пуповинной крови функционируют на территории таких стран как США, Россия, Канада, Южная Корея, Испания, Германия, Япония, Хорватия и др. Для обмена информацией и тесного сотрудничества в 1988 году была создана крупная система NetCord, которая объединяет некоммерческие общественные банки крови, находящиеся на территории таких стран как Израиль, США, Япония, Австралия и страны Европы. Вторым крупным регистром доноров костного мозга и пуповинной крови стала КМ.

На территории РФ функционируют такие криобанки:

• «Банк стволовых клеток ДЗМ», прикрепленный в 2013 году к «Станции переливания крови Департамента здравоохранения города Москвы»;
• Банк стволовых клеток «КриоЦентр» (г. Москва);
• ООО Криомедика (г. Москва);
• Гемабанк (г. Москва и г. Санкт-Петербург);
• Банк Стволовых Клеток Флора-Мед (г. Москва);
• ООО Транс-Технологии (г. Санкт-Петербург);
• Казанский Банк Стволовых Клеток;
• Поволжский Банк Гемопоэтических Клеток (г. Самара).

В Украине функционируют такие криобанки:

• частный Семейный банк пуповинной крови ГЕМАФОНД (г. Киев);
• «Первый криобанк стволовых клеток пуповинной крови» на базе Института клеточной терапии (г. Киев);
• криобанк на базе Международного центра биотехнологий «Биостэм» (г. Киев).

МСК – мезенхимные клетки

Такой вид стволовых клеток получается из стромы костного мозга и был выявлен в пуповинной крови и образцах костной и жировой ткани, оставшихся после пластических операций. Сейчас ведется множество разработок по выделению МСК в достаточных количествах из пуповинной крови или костного мозга. В дальнейшем такой вид стволовых клеток может стать одним из ведущих элементов клеточной терапии, т. к. МСК возможно получать от самого больного и они способны быстро делиться и дифференцироваться в мышечные, хрящевые, костные, жировые, нервные и другие ткани организма.

После забора материала клетки могут культивироваться и размножаться на специальных питательных средах, а из небольшого образца биоптата костного мозга можно вырастить необходимое для трансплантации количество МСК. При необходимости они могут подвергаться криоконсервированию, и после размораживания сохраняют не только все свои качества, но и возраст взятого биоматериала. Кроме этого, МСК после трансплантации способны направляться в зоны гибели клеток и не вызывают онкологических осложнений.

Единственным недостатком такого способа получения стволовых клеток является необходимость жесткого инфекционного контроля материала при его культивировании.

НСК – стволовые клетки нервной ткани

НСК располагаются в специфических областях головного мозга сформировавшегося или еще созревающего организма. В ходе многочисленных исследований стволовые клетки нервной ткани были выявлены в печени, сердце, легких, кишечнике и тканях центральной нервной системы.

Несмотря на высокие дифференциальные способности НСК и возможность их культивирования в условиях in vivo, практическое использование такого типа клеточной терапии весьма сложная задача, т. к. для их выделения требуется полное разрушение головного мозга, и этот факт делает невозможным применение НСК как аутологичного материала.

Для преодоления этих преград проводятся исследования по использованию чужеродного материала, который получается из тканей реципиента. Такие эксперименты на животных и людях уже были проведены при лечении .

Стволовые клетки кожи

Стволовые клетки кожи могут выделяться как из кожных покровов эмбриона, так и с кожи взрослого человека. Разработки ученых по использованию такого материала уже применяются в клиниках для лечения ожогов.

Стволовые клетки миокарда

Впервые стволовые клетки, которые способны трансформироваться в кардиомиоциты и эндотелий, были выделены из тканей сердечной мышцы новорожденных крыс в 90-х годах. При введении в организм они способны полностью восстанавливать поврежденные ткани миокарда, но их получение от человека остается в данное время невозможным из-за необходимости полного разрушения сердечной мышцы.

Для лечения инфаркта миокарда и его осложнений применяются методики клеточной терапии по введению ГСК. После трансплантации они с током крови попадают к пораженному участку миокарда и начинают заменять отмершие ткани на здоровые. В результате сердечная мышца полностью восстанавливается, способна сокращаться и регулировать сердечный ритм, и на ней не остается рубцовых изменений.

Стволовые клетки скелетных мышц

Скелетные клетки выделяют из поперечнополосатых мышц, и они способны к перерождению в мышечные, жировые, хрящевые и нервные ткани. Рядом исследователей были выявлены факты о том, что такой вид стволовых клеток является отдельной популяцией МСК и в дальнейшем может получаться из биоптата костного мозга или образцов пуповинной крови.

Эмбриональные стволовые клетки

Стволовые клетки из абортивного материала

Для получения фетальных клеток используется биоматериал, полученный при прерывании беременности на 9-12 неделе. Такой источник получения сегодня практикуется наиболее часто.

Использование такого вида стволовых клеток сопряжено с рядом этических, технических и юридических сложностей:

• невозможность использования аутологичного материала;
• присутствие риска отторжения трансплантатов;
• присутствие риска заражения , вирусным гепатитом, цитомегаловирусной и другими инфекциями при использовании некачественно проверенного материала;

ЭСК – эмбриональные стволовые клетки

Эмбриональные стволовые клетки получают из внутреннего материала эмбриона (на 4-7 день его развития). Именно из них в дальнейшем может формироваться весь организм. Трансплантация ЭСК обладает рядом преимуществ и недостатков.

Преимущества ЭСК:

• способность трансформироваться в несколько типов клеток (нейроны, мышечные, кожные клетки, красные кровяные тельца, кардиомиоциты, клетки и др.);
• редкие случаи отторжения трансплантатов.

Недостатки ЭСК:

• риск формирования доброкачественных опухолей;
• этические трения и юридические аспекты.

Пока использование эмбриональных клеток запрещено Министерством здравоохранения и социального развития РФ. Оппоненты такого метода получения стволовых клеток полагают, что их использование неэтично, т. к. является своего рода посягательством на жизнь еще не рожденного человека и может подтолкнуть женщин к желанию прерывать беременность с целью материального обогащения. Этот факт мотивировал ученых попытаться получить ЭСК из 3-х недельного эмбриона овцы. По мнению исследователей из клиники «Medileen» они способны дифференцироваться в клетки многих, но не всех типов. В процессе исследований свежевыделенные клетки трансплантировались больным с печеночной недостаточностью. 81% таких эмбриональных клеток трансформировался в гепатоциты и активно функционировали на протяжении года, устойчиво продуцируя альбумин.

Такие эмбриональные клетки получаются от «чистой линии» животных, т. е. выращенных в лабораторных условиях и прошедших контроль на наличие вирусных, инфекционных и наследственных болезней. Они не вызывают иммунных отторжений и их качество повышается путем введения в них «сигнальных агентов», обеспечивающих их связь только с определенными пораженными тканями. Исследования ученых из «Medileen» опровергает мнение некоторых российских ученых, утверждающих, что приживление эмбриональных клеток, полученных от животных, у человека невозможно и открывает перед клеточной терапией еще одно перспективное направление в лечении различных дегенеративных заболеваний.

Применение стволовых клеток

Медицина

Впервые стволовые клетки применили для лечения анемии Фанкони у шестилетнего мальчика в 1988 году во Франции. Трансплантация была Э. Глюкманом проведена в клинике Святого Людвига (г. Париж). С таким диагнозом человек редко доживает до 30-ти летнего возраста. Сегодня у этого пациента наблюдается полное иммунологическое и гематологическое восстановление, он женат и воспитывает собственного ребенка.

Позднее методики клеточной терапии стали применяться для лечения инфарктов миокарда, злокачественных опухолей, инсультов, травм и ожогов. Сегодня спектр применения клеточной терапии стал намного шире, и в мире проведено десятки тысяч успешных трансплантаций стволовых клеток взрослым и детям.

Введение стволовых культур проводится для лечения инсультов, травм головного и повреждений спинного мозга. После их поступления в пораженные ткани у больных восстанавливаются нервные клетки и капиллярная сеть в пораженном участке мозга.

Благодаря достижениям клеточной терапии стало возможным исцеление детей со злокачественными заболеваниями крови. Трансплантация костного мозга проводится во многих гематологических клиниках, а трансплантации ГСК практикуется в крупных гематологических центрах.

В последние несколько лет в ортопедии применяются мезинхимальные стволовые клетки. С их помощью становится возможным восстановление костных дефектов после сложных переломов и суставных хрящей. Прямое введение МСК в последние 2-3 года стало применяться для восстановления сердечной мышцы после инфаркта миокарда.

Гемопоэтические стволовые клетки применяются для лечения таких тяжело поддающихся терапии заболеваний как болезнь Паркинсона, красная волчанка, аутоиммунные артриты, болезнь Крона и . В перспективе клеточная терапия может стать единственным шансом на жизнь для тех 75% пациентов, которые нуждаются в пересадке внутренних органов, но погибают в его ожидании.

Перечень заболеваний, для лечения которых применяются стволовые клетки:

• анемия Фанкони;
• идиопатическая ;
• адренолейкодистрофия;
• коллагенозы;
• талассемия;
• болезнь Гюнтера;
• синдром Костмана;
• синдром Бара;
• резистентный ювенильный артрит;
• амегакариоцитозная тромбоцитопения;
• иммунодефицитные состояния;
• синдром Леш-Нихана;
• синдром Харлера;
• миелодиспластический синдром;
• нейробластома;
• неходжкинская лимфома.

Косметология

Стволовые клетки могут применяться для решения таких косметических проблем как рубцы, облысение, кожная пигментация, морщины и последствия применения агрессивных химических веществ или лазера. Стволовые клетки вводятся при помощи мезотерапии, и благодаря использованию таких методик у пациентов исчезают морщины, улучшается тонус и внешний вид кожи, исчезают пятна после акне и пигментации, восстанавливается рост волос и ногтей.

Такая эффективность клеточной терапии, к сожалению, породила появление множества поддельных . Именно поэтому следует проявлять бдительность и покупать средства только в косметологических клиниках и салонах с хорошей репутацией.

Стоимость лечения

Стоимость лечения стволовыми клетками достаточно высока. Например, в России она колеблется от 240 тыс. до 350 тыс. рублей. Такая высокая цена оправдывается достаточно сложными и высокотехнологичными процессами по выращиванию биоматериала.

За эту цену человеку вводится 100 млн. клеток на один курс. Стоимость самой процедуры введения оплачивается отдельно.

Процедуры по мезотерапии стволовыми клетками более доступны. Для получения выраженного эффекта омоложения кожи необходимо проведение 5-10 сеансов, а стоимость каждого из них составляет 15-30 тыс. рублей.

Мифы и факты о клеточной терапии в странах бывшего СССР

Назойливая реклама клеточной терапии, заполонившая СМИ и интернет, сулит исцеление от всех болезней. Но многие клиники используют ее исключительно в целях легкого обогащения. Такие недобросовестные частные учреждения используют некачественные (уже отмершие) или непроверенные трансплантаты. В результате пациенты попросту лишаются своих денег, не получая долгожданного лечебного эффекта, а в худших случаях такая «псевдоклеточная терапия» приводит к инфицированию, обострениям заболеваний или развитию раковых опухолей.

Стволовые клетки являются необычным лекарственным средством, и использовать такие клеточные технологии могут только специалисты мирового уровня, работающие в специализированных центрах. Методики имеют четкие показания и противопоказания. В ряде случаев их введение может быть противопоказанным или обладать побочными эффектами, которые бывает сложно предугадать.

Частными криобанками порой проводится агрессивный маркетинг, который вводит в заблуждение людей, страдающих такими тяжелыми заболеваниями как сахарный диабет, болезни Альцгеймера, Паркинсона и др. На самом деле лечение этих тяжелых недугов пока проводится только на экспериментальном уровне, и такие методики проходят стадии исследований и доработок.

На территории России применение клеточных технологий (кроме пересадки костного мозга) запрещено законом (ОБНОВЛЕНИЕ: разрешено в начале 2017 года

В наши дни получила широкое распространение методика пересадки стволовых клеток с целью лечения серьезных патологий. В частности, незрелые гемопоэтические клетки используются для восстановления кроветворной функции у пациентов с лейкозом и лимфомами. Первая успешная трансплантация была осуществлена еще в 1988 году. Ребенку, страдающему анемией, были введены клетки, взятые из пуповинной крови, и это позволило добиться полного исцеления.

Стволовые клетки – это незрелые клетки, которые обладают способностью к самообновлению, а также дифференциации. Суть самообновления заключается в том, что после митотического деления данные клетки сохраняют свой фенотип, т. е. дифференцировки не происходит. Дифференциация - это трансформация в специфические клетки самых разных тканей и органов.

Стволовые клетки характеризуются удивительной способностью к асимметричному делению, после которого одна из новых клеток остается стволовой, а другая становится дифференцированной.

Обратите внимание: развитие организма начинается с одной стволовой клетки – зиготы. В ходе многократного деления и дифференциации формируются все остальные типы клеток, характерные для конкретного биологического вида. В частности, у человека и приматов насчитывается более 220 типов клеток.

Стволовые клетки являются универсальным «строительным материалом» для тканей организма. Они содержат всю генетическую информацию. Благодаря незрелым клеточным элементам в организме осуществляются процессы регенерации. По мере старения количество недифференцированных клеток неуклонно снижается. Если у плода (эмбриона) имеется 1 стволовая клетка на каждые 10 тысяч дифференцированных, то к 60 годам соотношение многократно меняется, падая до 1 к 8 миллионам. Именно по этой причине поврежденные ткани значительно медленнее регенерируют у пожилых пациентов.

Обратите внимание: для сохранения такого уникального биологического материала, как кровь из пуповины, в ряде государств созданы специальные банки. Результаты многолетних исследований позволяют предполагать, что уже в скором времени универсальные незрелые клетки помогут справиться с тяжелейшими патологиями, которые сейчас не лечатся ни медикаментозно, ни хирургически.

Важно: лучшим источником для получения стволовых клеток служит кровь, полученная из пуповины сразу после появления ребенка на свет. Данные клетки также присутствуют в плаценте и эмбриональных тканях. У взрослого человека такие клеточные элементы есть в костном мозге.

К настоящему моменту времени исследователям удалось выделить следующие виды стволовых клеток:

• гемопоэтические;
• эндотелиальные;
• нервные;
• стволовые клетки миокарда;
• кожные;
• мезенхимные;
• мышечные;
• клетки кишечника;
• эмбриональные.

Очень большое количество незрелых клеток можно получить из крови, взятой из пупочной вены. Уникальный биоматериал сохраняется в специальном банке при температуре -196 °C (в жидком азоте). Он может быть использован при необходимости восстановления практически всех вдов тканей человеческого организма. Банки заключают с родственниками родившегося ребенка договор о хранении биодепозита в течение 18-20 лет. Все это время материал сохраняет полную активность.

Обратите внимание: в плаценте недифференцированных клеток на порядок больше, чем в пуповинной крови. Однако для хранения биологического материала такого рода требуются особые условия, что связано с огромными материальными затратами.

Гемопоэтические клетки из пуповинной крови, имеют следующие преимущества:

• материал получают легко и совершенно безболезненно;
• биоматериал инфекционно безопасен;
• трансплантация возможна в любое время;
• клетки подходят для пересадки близким родственникам (идеальная биологическая совместимость);
• возможна трансплантация другим пациентам (при условии отсутствия конфликта по антигенам).

Важно: применение данного биологического материала, равно как и его утилизация не приводят к возникновению проблем этического и юридического характера.

Источником стволовых клеток у взрослого человека служит красный костный мозг. Стромальные элементы получают посредством пункции. В специальной лаборатории из них выращивают целые колонии, которые затем трансплантируют пациенту. Попав в организм, они мигрируют в зону поражения, где заменяют погибшие высокодифференцированные элементы.

Важно: стволовые клетки у взрослых характеризуются относительно низкой функциональной активностью, если сравнивать их с эмбриональным материалом. К тому же, стромальные клетки можно трансплантировать только самому человеку, из костного мозга которого они получены; в противном случае практически неизбежно развивается реакция отторжения.

НСК обнаружены в отдельных участках головного мозга еще созревающего или уже окончательно сформировавшегося организма. Они характеризуются высокой способностью к трансформации в другие клетки и могут культивироваться в лабораторных условиях. Однако для лечения они в настоящий момент времени не используются. Для их получения необходимо разрушение мозга, поэтому об аутотрансплантации речь идти не может. В настоящее время изучается возможность использования тканей реципиента, но это может быть связано с этическими проблемами.

Уникальные стволовые клетки, которые обладают способностью к трансформации в кардиомиоциты, были обнаружены в конце прошлого столетия. Лечение человека с их помощью пока невозможно, поскольку для получения материала требуется разрушение миокарда, а возможность использования клеток реципиента только изучается.

Клетки кожи

Данную разновидность стволовых клеток получают из кожи эмбриона или уже взрослого человека. Такой биологический материал уже успешно применяется в специализированных центрах для лечения больных с обширными ожоговыми поражениями.

Мезенхимные стволовые клетки берут из костномозговой стромы. Они также обнаружены в крови, полученной из пуповины. Лечение посредством трансплантации МСК считается очень перспективным. Материал может быть получен от самого пациента; культивирование осуществляется в лабораторных условиях на питательных средах. После пересадки эти клетки превращаются в элементы различных тканей и органов. При необходимости материал замораживают и хранят в течение продолжительного времени. Несомненным достоинством лечения с помощью мезенхимных клеток является отсутствие осложнений в виде развития злокачественных новообразований. Минусом данной методики можно считать только необходимость строгого инфекционного контроля.

Источником материала являются ткани поперечнополосатой мускулатуры. Данные элементы обладают способностью к превращению в нервные, и жировые клетки, а также в хондроциты и миоциты. Установлено, что они представляют собой отдельную популяциею мезенхимных клеток, следовательно могут быть получены из пуповинной крови или собственного костного мозга пациента.

Клетки из абортивного материала

Так называемые фетальные клетки выделяют из абортивного материала при искусственном прерывании беременности на сроке от 9 до 12 недель. Использование этого источника связано со множеством технических проблем, не говоря уже об этической стороне вопроса.

Основные недостатки методики лечения эмбриональными стволовыми клетками:

• высокий риск отторжения при пересадке материала;
• наличие риска и заражения другими заболеваниями инфекционного генеза;
• юридические проблемы.

Источником ЭСК является материал зародыша, взятый на первой неделе внутриутробного развития.

Достоинства эмбриональных стволовых клеток:

• способность к трансформации в самые разнообразные клетки;
• минимальная вероятность отторжения культур.

К числу недостатков относятся:

• наличие риска появления доброкачественных новообразований;
• этические проблемы;
• юридические препятствия.

Важно: в РФ применение ЭСК сейчас запрещено приказом Минздрава РФ. Использование данного биологического материала расценивается противниками методики как посягательство на жизнь еще не рожденного ребенка.

К настоящему времени в разных странах уже осуществлены десятки тысяч удачных пересадок пациентам различных возрастов.
Трансплантация культур стволовых клеток признана весьма эффективной методикой лечения последствий травм голвного и спинного мозга, обширных ожогов, инсультов и инфарктов. Клеточная терапия позволяет вылечить ребенка, страдающего серьезной патологией крови.

Обратите внимание: сейчас 75% больных, остро нуждающихся трансплантации органов, погибают, не дождавшись своей очереди на пересадку. Ученые полагают, что клеточная терапия уже в недалеком будущем даст им шанс на излечение.

Пересадка стволовых клеток эффективна при лечении следующих патологий:

• иммунодефицитные состояния;
• резистентный ювенильный артрит;
• лейкемия;
• неходжкинская лимфома;
• анемия Фанкони;
• талассемия;
• идиопатическая апластическая анемия;
• амегакариоцитарная тромбоцитопения;
• коллагенозы;
• миелодиспластический синдром;
• нейробластома.

Введение стволовых клеток способствует восстановлению и улучшению состояния кожных покровов.

Важно: пациентам, которые хотят пройти курс омолаживающих процедур с применением стволовых клеток, рекомендуется пользоваться только услугами хорошо зарекомендовавших себя косметологических центров. На рынке появилось огромное количество поддельных препаратов, которые могут нанести непоправимый вред здоровью. Уже известны случаи гибели пациентов вследствие развившихся после процедур онкологических заболеваний.

Косметические проблемы, которые можно устранить посредством клеточной терапии:

• рубцы на коже;
• морщины;
• следы от химических ожогов;
• последствия лазеротерапии.

Обратите внимание: мезотерапия с введением препаратов, содержащих культуры стволовых клеток дает возможность значительно улучшить тонус кожных покровов и способствует росту здоровых волос и ногтей.

На курс лечения требуется введение 100 миллионов недифференцированных клеток. Стоимость курсовой терапии составляет около 300 тысяч рублей, что обусловлено техническими сложностями при культивировании материала для трансплантации.

Сеанс мезотерапии в косметологическом центре обходится гораздо дешевле (в среднем - порядка 20 тыс. рублей), но для достижения заметного и стойкого эффекта требуется от 5 до 10 процедур, поэтому их общая стоимость вполне сопоставима со стоимостью лечения серьезного заболевания.

Спасибо

Стволовые клетки в настоящее время представляют собой тему весьма оживленной дискуссии, ведущейся в обществе. Наверное, нет ни одного человека, который хотя бы не слышал термина "стволовые клетки". К сожалению, помимо знания этого термина, человек, как правило ничего не может сказать о том, что же такое стволовые клетки, каковы их свойства, как их получают и почему их можно использовать для лечения ряда заболеваний.

Данная ситуация сложилась потому, что подробной и емкой информации о предмете многочисленные телевизионные передачи, форумы и рекламы не предоставляют. Чаще всего информация о стволовых клетках представляется либо по типу рекламного ролика с восхвалением и возведением их в роль панацеи от всех заболеваний, либо же в передачах рассказывают о скандалах, которые, порой невероятными способами связываются все с теми же стволовыми клетками.

То есть, ситуация со стволовыми клетками подобна неким циркулирующим слухам о чем-то таинственном, но очень сильном, что может приносить огромное благо или не менее жуткое зло. Безусловно, это неправильно, и отражает только полное отсутствие объективной и комплексной информации у людей. Рассмотрим, что же такое стволовые клетки, зачем они нужны, как их получают, какими свойствами обладают и другие вопросы, так или иначе связанные с данными биологическими объектами.

Что такое стволовые клетки?

Однако такое определение стволовых клеток очень общее, поскольку отражает только главную характерную черту данного типа клеток, помимо которой имеется множество других свойств, определяющих их разновидности. Чтобы ориентироваться в вопросе стволовых клеток и иметь о них относительно полное представление, необходимо знать эти их характерные свойства и разновидности.

Свойства и разновидности стволовых клеток

Потентность

В связи с такими ограничениями потентности выделены следующие виды стволовых клеток:

• Тотипотентные – способны превращаться в клетки всех без исключения органов и тканей;
• Полипотентные (мультипотентные) – способны превращаться в клетки нескольких видов органов или тканей, имеющих общее эмбриональное происхождение;
• Монопотентные – способны превращаться только в разновидности клеток какого-либо одного органа.

Тотипотентные или эмбриональные стволовые клетки

В настоящее время тотипотентные стволовые клетки получают только в лабораторных условиях, производя оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом и выращивая эмбрион до нужного размера. Эмбриональные тотипотентные клетки используются в основном для экспериментов на животных и для выращивания искусственных органов.

Полипотентные стволовые клетки

Мезенхимальные стволовые клетки

Нервные стволовые клетки

Гемопоэтические стволовые клетки

В настоящее время полипотентные стволовые клетки используются в практической медицине довольно часто, как с целью лечения тяжелых заболевания (например, сахарного диабета , рассеянного склероза , болезни Альцгеймера и т.д.), так и омоложения. Получают полипотентные стволовые клетки из органов абортированных эмбрионов не старше 22 недели гестации. При этом стволовые клетки разделяют в зависимости от того органа, из которого они получены, например, печеночные, мозговые, кровяные и др. Наиболее часто используются клетки фетальной (эмбриональной) печени, поскольку они обладают наиболее универсальной потентностью, необходимой для лечения заболеваний различных органов, например, циррозов печени , инфаркта миокарда и т.д. Мультипотентные стволовые клетки, полученные из органов эмбрионов, также часто называют фетальными. Это название образовано от слова "фетус", которое в переводи с латинского означает плод, эмбрион.

Монопотентные стволовые клетки

Ребенок рождается уже именно с такими монопотентными стволовыми клетками, которые имеются в каждом органе и ткани без исключения, составляя своеобразный резерв. Из этого резерва в течение жизни образуются новые клетки каждого органа и ткани взамен поврежденных и умерших. В течение всей жизни такие стволовые клетки постепенно расходуются, но даже к моменту смерти человека от старости они еще имеются во всех органах и тканях.

Это означает, что теоретически из органов и тканей ребенка или взрослого человека можно получить только монопотентные стволовые клетки. Такие клетки обычно называют по органу, из которого они были получены, например, нервные, печеночные, желудочные, жировые, костные и т.д. Однако в костном мозгу даже взрослого человека имеется два вида полипотентных стволовых клеток – кровяная и мезенхимальная, которые в настоящее время достаточно просто получить рутинными лабораторными методиками. Для лечения различных заболеваний и омоложения чаще всего используются именно эти кровяные и мезенхимальные полипотентные стволовые клетки, полученные из костного мозга.

Пролиферация и дифференцировка стволовых клеток

Пролиферацией называется способность клетки делиться, то есть, размножаться. Дело в том, что каждая стволовая клетка в процессе превращения в специализированные клеточные структуры каких-либо органов и тканей проходит не только процесс созревания, но и несколько раз делится. Причем деление происходит на каждом очередном этапе созревания. То есть, из одной стволовой клетки получается от нескольких штук до нескольких сотен готовых зрелых клеток какого-либо органа или ткани.

Дифференциация – это степень узкой специализированности клетки, то есть, наличие у нее строго определенной функции, для выполнения которой они созданы. Например, узкоспециализированные клетки сердечной мышцы (кардиомиоциты) созданы только для выполнения сокращений, при помощи которых производится выталкивание крови и обеспечение ее циркуляции по организму. Соответственно, клетки, имеющие свои специализированные функции, называются высокодифференцированными. А относительно универсальные клетки, не имеющие специфических функций, являются низкодифференцированными. В норме в организме человека все клетки органов и тканей являются высокодифференцированными, а к низкодифференцированным относят только монопотентные стволовые клетки. Данные клетки не имеют специфических функций, и потому являются низкодифференцированными.

Процесс превращения стволовой клетки в специализированную, обладающую четкими и определенными функциями, называется дифференцировкой, в ходе которой она превращается из низкодифференцированной в высокодифференцированную. В процессе дифференцировки стволовая клетка проходит многочисленные этапы, на каждом из которых она делится. Соответственно, чем ниже дифференциация стволовой клетки, тем большее количество этапов ей придется пройти в процессе дифференцировки, и тем большее количество раз она будет делиться.

Исходя из этого можно сформулировать следующее простое правило: чем выше потентность клетки, то есть, чем ниже степень дифференцировки, тем сильнее ее способность к пролиферации. Значит, самые низкодифференцированные тотипотентные стволовые клетки обладают наибольшей способностью к пролиферации. И поэтому из одной тотипотентной стволовой клетки образуется несколько тысяч специализированные и высокодифференцированных клеток различных органов и тканей. А самые высокодифференцированные монопотентные стволовые клетки обладают минимальной способностью к пролиферации. Поэтому из одной монопотентой клетки образуется всего несколько высокодифференцированных клеток какого-либо органа или ткани.

Типы стволовых клеток различных органов

Стволовые клетки мозга

Стволовые клетки мозга относят к нервным полипотентным, то есть, из них могут сформироваться и образоваться любые клеточные структуры нервной системы любого органа или ткани. Например, из стволовых клеток мозга могут образоваться нейроны извилин, структуры спинного мозга, нервные волокна, чувствительные и двигательные рецепторы, проводящая система сердца и т.д. В общем любая нервная клетка в любой части тела человека может сформироваться из мозговой полипотентной стволовой клетки.

Данный вид клеток обычно используют для лечения нейродегенеративных заболеваний и травматических повреждений нервов, таких, как например инсульты, рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, размозжение тканей, парезы , параличи , ДЦП и т.д.

Стволовые клетки печени

Из печени плодов получают два вида полипотентных стволовых клеток – гемопоэтические и мезенхимальные. На первом этапе получают смесь обоих видов полипотентных стволовых клеток, а затем при необходимости их разделяют. Наибольшей ценностью обладают именно мезенхимальные фетальные клетки, поскольку из них можно вырастить полноценные и функционально активные клетки различных внутренних органов, таких, как легкие, сердце, печень, селезенка, почки, матка, мочевой пузырь , желудок и т.д. В настоящее время в пробирках успешно выращивают клетки практически всех органов, добавляя в питательную среду специальные вещества, заставляющие их дифференцироваться в заданном направлении. Например, для выращивания кардиомиоцита (клетка сердца) в питательную среду добавляют 5-азацитидин, а для получения всех остальных специализированных видов клеток органов – необходимы другие химические вещества. Причем для образования клетки каждого конкретного органа необходимо добавлять в питательные среды строго определенное соединение.

Фетальные печеночные стволовые клетки используются для лечения различных тяжелых, хронических заболеваний внутренних органов, таких, как циррозы, инфаркты, недержание мочи , туберкулез легких, сахарный диабет и т.д.

Стволовые клетки из пуповинной крови

Гемопоэтические клетки могут превращаться в любые клеточные кровяные элементы (тромбоциты, лейкоциты, эритроциты, моноциты и лимфоциты) и способствовать росту сосудов. Небольшой процент гемопоэтических стволовых клеток может превращаться в клетки кровеносных и лимфатических сосудов.

В настоящее время стволовые клетки пуповинной крови чаще всего используются для омоложения или лечения различных тяжелых, хронических заболеваний. Кроме того, многие женщины принимают решение о сборе пуповинной крови и выделении стволовых клеток для дальнейшего хранения в криобанке, чтобы можно было воспользоваться готовым материалом при необходимости.

Наиболее часто применяемая классификация стволовых клеток

• Эмбриональные стволовые клетки (обладают тотипотентностью и получаются из искусственно оплодотворенных яйцеклеток, выращенных в пробирках до необходимого срока);
• Фетальные стволовые клетки (обладают мультипотентностью и получаются из абортивного материала);
• Взрослые стволовые клетки (обладают мультипотентностью и получаются из пуповинной крови или костного мозга взрослого человека или ребенка).

• Гемопоэтические стволовые клетки (являются предшественниками абсолютно всех клеток крови сосудов);
• Мезенхимальные стволовые клетки (являются предшественниками всех клеток внутренних органов и скелетных мышц);
• Соединительно-тканные стволовые клетки (являются предшественниками клеток кожи, костей, жира, хрящей, связок, суставов и сосудов);
• Нейрогенные стволовые клетки (являются предшественниками абсолютно всех клеток, относящихся к нервной системе).

Получение стволовых клеток

• Пуповинная кровь новорожденного младенца;
• Костный мозг ребенка или взрослого человека;
• Периферическая кровь (из вены) после специальной стимуляции;
• Абортивный материал, полученный от женщин на 2 – 12 неделях беременности;
• Плоды на сроках 18 – 22 недели беременности, которые умерли в результате преждевременных родов , позднего выкидыша или аборта по социальным показаниям;
• Ткани недавно умерших здоровых людей (например, смерть наступила в результате травмы и т.д.);
• Жировая ткань взрослого человека или ребенка;
• Оплодотворение в пробирке яйцеклетки сперматозоидом с образованием зиготы.

Получение стволовых клеток из пуповинной и периферической крови, а также костного мозга производится при помощи одних и тех же методов. Для их получения, во-первых, забирают костный мозг (от 20 до 200 мл) в ходе пункции подвздошной кости у взрослых людей или грудины у детей. Периферическую кровь забирают из вены так же, как для переливания . А пуповинную кровь просто собирают в стерильную пробирку прямо в родильном доме, подставив ее под перерезанную пуповину младенца.

Затем кровь или костный мозг транспортируют в лабораторию, где из них выделяют стволовые клетки одним из двух возможных методов. Чаще всего применяют разделение в градиенте плотности фиколл-урографина. Для этого в пробирку наливают слой фиколла, затем поверх него аккуратно наливают урографин так, чтобы растворы не перемешались. И наконец на поверхность урографина также аккуратно наслаивают кровь или костный мозг, стараясь, чтобы он минимально смешался с двумя предыдущими растворами. Затем пробирку откручивают в центрифуге на высокой скорости не менее 8 000 оборотов в минуту, в результате чего на границе раздела фаз фиколла и урографина уплотняется и концентрируется тонкое кольцо стволовых клеток. Это кольцо аккуратно собирают пипеткой в другую стерильную пробирку. Затем в нее наливают питательную среду и еще несколько раз откручивают на центрифуге, чтобы удалить все случайно попавшие в кольцо нестволовые клетки. Готовые стволовые клетки или помещают в питательную среду для дальнейшего выращивания (культивирования), или замораживают в жидком азоте для длительного хранения, или разбалтывают в физиологическом растворе и вводят в виде инъекции человеку, проходящему курс клеточной терапии.

Вторым, менее распространенным методом получения стволовых клеток является обработка крови или костного мозга лизирующим буфером. Лизирующий буфер – это специальный раствор со строго подобранными концентрациями солей, которые вызывают гибель всех клеток, кроме стволовых. Для выделения стволовых клеток кровь или костный мозг смешивают с лизирующим буфером и оставляют на 15 – 30 минут, после чего откручивают на центрифуге. Собравшийся на дне пробирки шарик и есть стволовые клетки. Всю жидкость, находящуюся над шариком клеток сливают, в пробирку заливают питательную среду и еще несколько раз откручивают на центрифуге, чтобы удалить все случайно попавшие ненужные клетки. Готовые стволовые клетки используют так же, как и полученные методом разделения на градиенте плотности фиколл-урографина.

Получение стволовых клеток из абортивного материала, тканей умерших людей или жира живых взрослых или детей является более трудоемкой процедурой, которую используют только хорошо оснащенные лаборатории или научные учреждения. В ходе выделения клеток производится обработка материала специальными ферментами, которые разрушают целостность тканей и превращают их в одну аморфную массу. Данную массу по частям обрабатывают лизирующим буфером и далее выделяют стволовые клетки так же, как и из крови или костного мозга.

Стволовые клетки из плодов 18 – 22 недель беременности получить так же просто, как и из крови или костного мозга. Дело в том, что стволовые клетки в данном случае получают не из всего плода, а только из печени, селезенки или головного мозга. Ткани органов измельчают механически, после чего разбалтывают в физиологическом растворе или питательной среде. Затем получают стволовые клетки либо при помощи лизирующего буфера, либо разделением на градиенте плотности фиколл-урографина.

Получение стволовых клеток методом оплодотворения яйцеклетки используется только в научных учреждениях. Этот метод доступен только высококвалифицированным ученым - клеточным биологам. Обычно таким образом получают эмбриональные стволовые клетки для экспериментальных исследований. А яйцеклетки и сперматозоиды забирают у здоровых женщин и мужчин, согласившихся стать донорами. За такое донорство научные учреждения выплачивают весьма ощутимое вознаграждение – не менее 3 – 4 тысяч долларов за порцию спермы мужчины и несколько яйцеклеток женщины, которые удастся забрать в ходе одной пункции яичника .

Выращивание стволовых клеток

В ходе культивации количество стволовых клеток постепенно увеличивается, вследствие чего каждые 3 недели содержимое одного флакона с питательной средой разделяют на 2 или 3. Такая культивация стволовых клеток может производиться сколько угодно долго, если имеется необходимое оборудование и питательные среды. Однако на практике стволовые клетки не удается размножить до большого количества, поскольку очень часто происходит их заражение различными патогенными микробами, попавшими случайно в воздух лабораторного помещения. Такие зараженные стволовые клетки использовать и культивировать уже нельзя, и их просто выбрасывают.

Следует помнить, что выращивание стволовых клеток – это всего лишь увеличение их количества. Невозможно вырастить стволовые клетки из нестволовых.

Обычно стволовые клетки культивируют до тех пор, пока их число не окажется достаточным для выполнения лечебной инъекции или постановки эксперимента. Также клетки могут культивировать перед замораживанием в жидком азоте, чтобы запас был побольше.

Отдельно стоит сказать о специальной культивации стволовых клеток, когда в питательную среду добавляют различные соединения, которые способствуют дифференцировке в определенный тип клеток, например, кардиомиоциты или гепатоциты и т.д.

Использование стволовых клеток

Использование стволовых клеток для лечения различных заболеваний проводится в рамках ограниченных клинических испытаний, когда больному предлагается данный вариант и объясняется, какие положительные моменты и риски это может повлечь. Обычно стволовые клетки применяют только для терапии тяжелых, хронических и неизлечимых другими методами заболеваний, когда шансов на выживание и хоть небольшое улучшение состояния практически нет. Благодаря таким клиническим испытаниям врачи получают возможность видеть, каковы эффекты стволовых клеток, и какие побочные действия может вызывать их использование. На основании результатов наблюдений разрабатываются наиболее безопасные и эффективные клинические протоколы, в которых прописываются рекомендованные дозировки стволовых клеток (общее вводимое количество в штуках), места и способы введения, а также оптимальные сроки терапии и ожидаемые эффекты.

С целью омоложения стволовые клетки могут вводить в подкожную клетчатку или в структуры кожи, а также внутривенно. Такое применения стволовых клеток позволяет уменьшить видимые признаки возрастных изменений на некоторый промежуток времени. Для поддержания длительного эффекта стволовые клетки придется вводить периодически через индивидуально подобранные интервалы. В принципе, данная манипуляция при правильном выполнении является безопасной.

Лечение стволовыми клетками различных заболеваний – общие принципы и эффекты

Кроме того, достаточно часто применяют стволовые клетки из костного мозга донора, в качестве которого обычно выступают кровные родственники. В таком случае для устранения риска отторжения перед введением клеток их культивируют на питательной среде минимум 21 день. Такая длительная культивация приводит к потере индивидуальных антигенов, и клетки уже не будут вызывать реакции отторжения.

Реже используют стволовые клетки печени, поскольку их необходимо покупать. Чаще всего данный вид клеток используют для омоложения.

Готовые стволовые клетки вводят в организм различными способами. Причем введение стволовых клеток называется трансплантацией, которая производится различными путями в зависимости от заболевания. Так, при болезни Альцгеймера стволовые клетки трансплантируют в спинномозговую жидкость при помощи люмбальной пункции. При заболеваниях внутренних органов клетки трансплантируются следующими основными способами:

• Внутривенное введение стволовых клеток, разболтанных в стерильном физиологическом растворе;
• Введение стволовых клеток в сосуды пораженного органа при помощи специального оборудования;
• Введение стволовых клеток непосредственно в пораженный орган в ходе оперативного вмешательства;
• Введение стволовых клеток внутримышечно в непосредственной близости от пораженного органа;
• Введение стволовых клеток подкожно или внутрикожно.

Клеточная терапия (лечение стволовыми клетками) во всех случаях приводит к улучшению состояния человека, частично восстанавливает утраченные функции, повышает качество жизни, уменьшает скорость прогрессирования заболевания и развития осложнений.

Однако следует помнить, что лечение стволовыми клетками не является панацеей, оно не сможет исцелить полностью или отменить традиционной терапии. На современном этапе развития науки стволовые клетки могут использоваться только в качестве дополнения к традиционной терапии. Когда-нибудь, возможно, будут разработаны способы лечения только при помощи стволовых клеток, но сегодня это мечта. Поэтому принимая решение об использовании стволовых клеток, помните, что отменять всю остальную терапию тяжелого хронического заболевания нельзя. Трансплантация клеток только улучшит состояние и повысит эффективность традиционной терапии.

Лечение стволовыми клетками: основные проблемы - видео

Стволовые клетки: история открытия, виды, роль в организме, получение и особенности лечения - видео

Банк стволовых клеток

В настоящее время практически во всех крупных городах России имеются подобные банки, которые предлагают свои услуги физическим и юридическим лицам.

Применение стволовых клеток

Для лечения анемии в 1988 году во Франции были впервые применены стволовые клетки. Высокоэффективное лечение стволовыми клетками опухолей, инсультов, инфарктов, травм, ожогов, заставило создавать в развитых странах специальные учреждения (банки) для хранения замороженных стволовых клеток в течение долгого времени.

В такой коммерческий именной банк крови уже сегодня возможно, по заказу родственников, поместить пуповинную кровь ребенка, с тем, чтобы в случае его травмы, болезни, была возможность использовать собственные стволовые клетки.

Пересадка внутренних органов восстанавливает здоровье человека только в том случае, если она проведена своевременно, и не произошло отторжение органа иммунной системой пациента. Примерно 75 % пациентов, нуждающихся в пересадке органов, погибает в период ожидания. Стволовые клетки могут стать идеальным источником «запасных частей» для человека.

Уже сегодня - спектр применения стволовых клеток в лечении самых тяжелых заболеваний очень широк.

Восстановление нервных клеток позволяет восстановить капиллярное кровообращение и вызвать рост капиллярной сети на месте поражения. Для лечения повреждённого спинного мозга используют введение нервных стволовых клеток, либо чистые культуры, которые затем превратятся на месте в нервные клетки.

Некоторые формы лейкозов у детей стали излечимы благодаря достижениям биомедицины. Трансплантация гемопоэтических стволовых клеток применяется в современной гематологии, а трансплантация стволовых клеток костного мозга - в широкой клинике.

Исключительно сложны в лечении системные заболевания, вызванные нарушением функций иммунной системы: артриты, рассеянный склероз, красная волчанка, болезнь Крона. Гемопоэтические стволовые клетки применимы и при лечении этих заболеваниях Имеется практический клинический опыт в применении нейтральных стволовых клеток при лечении болезни Паркинсона. Результаты превосходят всякие ожидания.

Мезинхимальные (стромальные) стволовые клетки уже используют в ортопедической клинике несколько последних лет. С их помощью восстанавливают разрушенные суставные хрящи, костные дефекты после переломов. Кроме того, эти же клетки в последние два-три года используют методом прямого введения в клинике восстановления сердечной мышцы после инфаркта.

С каждым днем пополняется список болезней, которые поддаются лечению стволовыми клетками. И это даёт надежду на жизнь неизлечимым больным.

стволовой клетка эндокринология инфаркт

Применение стволовых клеток в медицине

Будущее клеточной терапии и трансплантологии, а, возможно, и медицины в целом связано использованием стволовых клеток, применяемых с целью замещения структурной и функциональной недостаточности различных органов. Использованию ЭСК в клеточной терапии многих заболеваний препятствует ряд проблем:

технические трудности в получении чистой линии человеческих ЭСК;

недостаток информации об индукции их дифференцировке in vitro;

наличие ряда биоэтических вопросов, которые возникают при использовании ЭСК, полученных из эмбриональной ткани. В ряде стран приняты запретительные ограничения на использование в исследовательской работе эмбриональной ткани человека.

существование риска канцерогенеза. Инъекция ЭСК мышам может формировать опухоли, именуемые тератомами.

иммунологические проблемы отторжения.

В последнее время в литературе уделяется достаточно много внимания РСК, которые найдены почти во всех органах. Основные преимущества РСК заключаются в том, что они могут быть использованы при необходимости как аутогенный клеточный материал. Поэтому не возникает проблем иммунологического отторжения, а также этических препятствий к их использованию. Недостатки и проблемы при использовании

РСК для клеточной терапии связаны с тем, что еще недостаточно изучены факторы их дифференцировки in vitro, их трудно получить в достаточном количестве для развития клинического эффекта после трансплантации. Кроме того, с возрастом их количество и терапевтический потенциал уменьшаются. Хотя о применении СК в различных областях медицины накоплены многочисленные экспериментальные данные, но клинические исследования находятся в основном еще в стадии апробации и требуют анализа и усовершенствования.

Большое внимание ряд исследователей уделяют использованию в медицине СК костного мозга: кроветворных и стромальных клеток.

Выращивая стромальные стволовые клетки (ССК) и получая достаточно большие их количества, можно задавать направление их дифференцировки. Эти клетки способны дифференцироваться в клетки хрящевой, костной, мышечной, жировой тканей, ткани печени и кожи. В ближайшее десятилетие это направление медицинской науки может стать основой для терапии наиболее распространенных заболеваний сердечно-сосудистой и центральной нервной системы, опорно-двигательного аппарата.

Применение СК в кардиологии.

В последние годы сделано несколько ключевых открытий, связанных с применением СК в кардиологии. D. Ortic и соавт. вызывали у мышей повреждение кардиомиоцитов путем перевязки левой главной коронарной артерии. Затем животным вводили в пораженную стенку левого желудочка костномозговые СК, которые вызывали образование кардиомиоцитов, эндотелия и гладкомышечных клеток кровеносных сосудов. В результате удавалось добиться образования нового миокарда, включая коронарные артерии, артериолы и капилляры.

Через 9 дней после начала заместительной клеточной терапии вновь образованный миокард занимал 68% поврежденной территории левого желудочка. Таким образом, удалось заменить «отмерший» миокард живой, активно функционирующей тканью. Установлено, что введение СК в зону повреждения сердечной мышцы (зону инфаркта) устраняет явления постинфарктной сердечной недостаточности у экспериментальных животных. Так, стромальные клетки, введенные свиньям с экспериментальным инфарктом, уже через восемь недель полностью превращаются в клетки сердечной мышцы, восстанавливая ее функциональные свойства.

По данным Американского кардиологического общества за 2000 год у крыс с искусственно вызванным инфарктом 90% СК, введенных в область сердца, трансформируется в клетки сердечной мышцы. В культуре человеческие кроветворные СК, подобно мышиным СК, дифференцируются в разнообразные типы клеток, включая кардиомиоциты.

Первым клиническим применением СК для лечения инфаркта называют исследование, начатое во Франции в 2000 г.: при операции на открытом сердце вводили выращенные в культуре аутологичные скелетные миобласты (более 30 инъекций) в зону инфаркта и периинфарктную зону. В этом исследовании получены отдаленные результаты (год для первого больного): увеличение фракции выброса и улучшение симптоматики. В. Strauer с соавт. на 6-й день после развития острого трансмурального инфаркта трансплантировали больному СК костного мозга в окклюзированную коронарную артерию. Через 10 недель после трансплантации СК зона инфаркта уменьшилась с 24,6% до 15,7% поверхности левого желудочка. Сердечный индекс и ударный объем выросли на 20-30%, конечный диастолический объем при нагрузке снизился на 30%.

Польские клиницисты трансплантировали СК 10 больным с острым инфарктом миокарда. Авторы констатируют безопасность процедуры и отмечают, что спустя 5 месяцев после инфаркта миокарда у всех больных наблюдали увеличение фракции выброса левого желудочка. Авторы подчеркивают, что представленные материалы являются недостаточными для оценки эффективности и касаются только переносимости предлагаемого метода лечения.

Применение СК в неврологии и нейрохирургии.

Длительное время доминировало представление о том, что нервные клетки в головном мозге взрослой особи не делятся. И только в последние несколько лет доказано, что СК взрослого головного мозга могут формировать три главных типа клеток - астроциты, олигодендроциты и нейроны. Большое значение придают СК (в частности, стромальным) при лечении различных нейродегенеративных и неврологических заболеваний: болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, хореи Гентингтона, мозжечковых атаксий, рассеянного склероза и др. Болезнь Паркинсона вызывается прогрессирующей дегенерацией и потерей допамин-продуцирующих нейронов (ДП - нейронов), что приводит к развитию тремора, ригидности и гипокинезии. В нескольких лабораториях с успехом применяют методы, индуцирующие дифференцировку ЭСК в клетки со многими свойствами ДП - нейронов. После трансплантации СК, дифференцирующихся в ДП - нейроны, в головном мозге крыс с моделью болезни Паркинсона наблюдалась реиннервация головного мозга с высвобождением допамина и улучшением моторной функции.

G. Steinberg и соавт. из отдела нейрохирургии Стенфордского университета у крыс с моделью мозгового инсульта изучали выживаемость, миграцию, дифференцировку и функциональные свойства человеческих зародышевых нервных СК, вводимых животным в три разных участка тела, отличающихся по расстоянию от пораженного участка коры головного мозга. Через 5 недель после введения СК наблюдали миграцию клеток в область повреждения и их дифференцировку в нейроны. Результаты этого исследования свидетельствуют о потенциальной возможности использования СК в лечении мозгового инсульта.

В работах (Института биологии гена РАН, Институт биологии развития РАН, Институт акушерства, гинекологии и перинатологии РАМН) выделены региональные нейтральные стволовые клетки плода человека, дана их подробная иммуно-гистохимическая характеристика, в том числе на проточном флюориметре. В опытах с трансплантацией стволовых нейральных клеток человека в мозг крыс была показана их приживляемость, миграция на достаточно большие расстояния и способность к дифференцировке. Последняя в значительной степени определяется микроокружением, в которое попадает трансплантат. Так, при трансплантации нейральных стволовых клеток человека, в ту область мозжечка крысы, где расположены клетки Пуркинье, они дифференцируются в направлении именно этого типа клеток, о чем свидетельствует синтез в них белка калбиндина, специфического продукта клеток Пуркинье.

Применение СК в эндокринологии.

Региональные СК существуют в поджелудочной железе в панкреатических протоках и островках Лангерганса. В нескольких последних сообщениях указывается, что СК, экспрессирующие нестин (который обычно рассматривается как маркер нервных клеток), могут генерировать все типы островковых клеток.

В настоящее время существует несколько подходов к созданию клона инсулин - продуцирующих клеток. В качестве исходного материала используют выделенные из человеческого трупа или полученные при биопсии поджелудочной железы в клетки и прогениторные клетки из панкреатических протоков.

Наиболее перспективным для получения инсулин-продуцирующих клеток считают использование эмбриональных клеток.

Испанские исследователи с помощью генной инженерии получили инсулин-продуцирующие клетки, которые трансплантировали мышам с диабетом. Через 24 ч содержание глюкозы у мышей снизилось до нормы. Спустя 4недели у 60% мышей уровень гликемии оставался нормальным, что свидетельствовало о приживлении трансплантированных клеток. Более того, клетки, продуцирующие инсулин, обнаружены у этих животных в селезенке и печени. Однако проблема заключается в том, что пока удается получить очень небольшое число инсулин - продуцирующих клонов.

Российскими биологами (Института биологии гена РАН, Харьковский институт криобиологии и фирма Вирола) разработана методика индукции в культуре стволовых стромальных клеток дифференцировки в направлении клеток, подобных клеткам островков Лангерганса, синтезирующим инсулин. Синтез этого белка был продемонстрирован с помощью современных методов молекулярной биологии и цитологии.

Интересно, что эти клетки формируют в культуре структуры, напоминающие островки Лангерганса. Они могут быть использованы для лечения диабета.

Применение СК в гепаталогии.

Много исследований посвящено изучению природы СК, которые могут восстанавливать печень взрослых млекопитающих. Работы, выполненные на грызунах, свидетельствуют о том, что СК костного мозга могут находиться в печени после ее повреждения и обнаруживают пластичность, превращаясь в гепатоциты. Е. Lagasse и соавт. вводили мышам с моделью печеночной недостаточности нефракционированные мышиные КСК. Введение этих клеток способствовало восстановлению показателей печеночных функций и увеличению выживаемости.

Применение СК в гематологии.

Одна из популяций костномозговых стволовых клеток - КСК ответственны за продукцию всех типов клеток крови. Эти клетки изучаю туже более 50 лет. К числу первых заболеваний, при которых стали использовать с лечебной целью КСК относятся, гемобластозы, острые лейкозы, хронический миелолейкоз, миеломная болезнь и др.

При перечисленных заболеваниях опухолевые гемопоэтические клетки разрушаются с помощью больших доз химиотерапии или общего облучения с последующим восстановлением нормального гемопоэза путем трансплантации аллогенных КСК.

Применение СК в лечении аутоиммунных болезней.

По аналогии с лечением гемобластозов изучают возможность использования КСК при некоторых аутоиммунных заболеваниях - системной красной волчанке, синдроме Съегрена, ревматоидном артрите, сахарном диабете типа 1 и рассеянном склерозе.

При перечисленных заболеваниях у больных собирались и замораживались КСК, затем пациенты получали высокодозированную химио-радиотерапию, после чего проводилась ауготрансплантация ранее замороженных КСК. После указанной процедуры в течение 3лет наблюдали 7 больных. На протяжении всего периода наблюдения у больных отсутствовали активные проявления болезни, и они не нуждались в иммуносупрессивной поддерживающей терапии.

Чрезвычайно перспективным представляется создание криобанка СК человека и организация соответствующей донорской службы.

Основной задачей криобанка СК человека является: обработка (уменьшение объема замораживаемого образца), удаление не определяющих дальнейшее применение клеточных элементов, смешивание скриоконсервантом и длительное, практически неограниченное во времени, хранение ранее заготовленных СК, вне зависимости от источника их получения.

Наиболее реальный на сегодня и практически неограниченный источник СК - пуповинная кровь.

Существуют криобанки СК с образцами для каждого родившегося ребенка, собранными из его пуповины и замороженными. При заболевании (онкологических, нарушениях иммунной системы, заболеваниях крови, мышц, кожи и т. д.) человек может воспользоваться трансплантацией собственных СК, которая включит механизмы самовосстановления поврежденных органов и систем. Сегодня в мире имеется несколько десятков таких официально зарегистрированных криобанков, примерно половина из них в США

Суммируя представленные данные о роли СК в организме человека, методах их выделения и использования, можно заключить, что изучение СК в любом аспекте представляется крайне актуальной научной проблемой, решение которой способно совершить качественный прорыв в медицине.