Стволовые клетки: первые результаты
|
Изучение возможностей стволовых клеток вызывает большой интерес, ведь большинство ученых считают, что именно они станут основой восстановительной медицины будущего. Отечественные и зарубежные специалисты уже готовы представить первые результаты терапевтического использования стволовых клеток. На вопросы корреспондента "МГ" отвечает один из ведущих российских экспертов в этой области - член-корреспондент РАН, лауреат Государственной премии РФ, заведующий лабораториями в Институте биологии гена РАН и в Институте биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН Леонид КОРОЧКИН.
- Леонид Иванович, о заманчивых перспективах стволовых клеток стали говорить совсем недавно. Поэтому, наверное, стоит кратко рассказать об их функции в организме человека. - Стволовые клетки - это клетки, имеющие огромный потенциал к развитию. Они способны превращаться практически в любые виды клеток - нервные, мышечные, кровяные и т.д. Естественно, их особенно много у самых ранних эмбрионов (в этом случае они называются эмбриональными стволовыми клетками). Раньше считали, что во взрослом организме они отсутствуют, но недавно выяснилось, что это не так. Оказалось, что хотя и в очень малом количестве, они есть почти во всех органах взрослого организма. В этом случае их принято называть "региональные стволовые клетки". Кстати, впервые обратили на это внимание отечественные гистологи. В организме стволовые клетки используются для восстановления (репарация) поврежденных участков, развиваясь в специализированные клетки того типа, которые были утрачены в ходе той или иной болезни. Если, например, погибают нервные клетки гиппокампа, то имеющиеся там региональные стволовые клетки начинают размножаться и замещать погибшие нейроны (сами нейроны, даже очень молодые, утрачивают способность к размножению). - Значит, расхожее утверждение, что нервные клетки не восстанавливаются, не совсем верно? Неужели ученые смогут помочь пациентам, страдающим разными нейродегенеративными заболеваниями, которые до сих пор считаются неизлечимыми? - Раньше считалось, что нервные клетки не способны к воспроизведению и поэтому различные дефекты нервной системы особенно опасны. В ней имеется определенный набор молодых клеток, которые способны дифференцироваться. Эти клетки специализируются, образовывая отростки, и при наличии дефекта стремятся отчасти его восполнить. Но уже на стадии нейробласта - ранней своей дифференцировки - нервная клетка теряет способность к делению. Поэтому запас молодых нервных клеток очень быстро истощается. Вот тут-то на помощь и приходят стволовые клетки, наличие которых повышает восстановительные возможности головного мозга и нервной системы вообще. Региональные нейральные стволовые клетки не разбросаны беспорядочно, а расположены в определенных отделах мозга. Определенное их количество есть в области обонятельной луковицы, в области гиппокампа, в зоне расположения желудочков мозга, стенки которых выстланы клетками, сохраняющими потенциал к развитию. Эти клетки можно выделять, культивировать и с помощью различных индукторов и стимуляторов направлять их развитие в нужное русло. - Научились ли ученые каким-то образом воздействовать на стволовые клетки, чтобы заставить их развиваться в определенных направлениях? - Есть большая потребность в лечении некоторых нейродегенеративных заболеваний с помощью трансплантации таких клеток, которых недостает в результате болезни. По данным некоторых зарубежных исследователей, определенные вещества превращают стволовые клетки, выделенные из разных областей организма, в клетки нервной ткани - нейроны и глиальные клетки. Одним из стимуляторов развития стволовых клеток в нейральном направлении является ретиноевая кислота. Можно, например, выделить из костного мозга так называемые стромальные стволовые клетки, размножить их в культуре ткани, и в случае воздействия ретиноевой кислотой они развиваются в нервные и глиальные клетки. Мы осуществляли такие эксперименты вместе с украинскими учеными из харьковского Института криобиологии. Исследования проводились на мышах, из берцовой кости которых выделили костный мозг. Клетки костного мозга культивировали в чашках с питательной средой. К полученной культуре стромальных клеток добавили ретиноевую кислоту, и спустя несколько суток часть стромальных клеток приобрела вид, характерный для нейронов или для клеток глии. При этом новые клетки не только выглядят как нервные, они синтезируют белки, специфичные для нервной ткани. Такие же результаты были нами получены и при культивировании стромальных стволовых клеток костного мозга человека, что позволило харьковским хирургам использовать эти клетки, направленные с помощью ретиноевой кислоты в сторону развития нейральных и глиальных клеток, для лечения эпилепсии. Недавно медики сумели помочь 18-летней пациентке, у которой было до четырех приступов эпилептических припадков в неделю. После операции трансплантации прошло четыре месяца, и не отмечено ни одного приступа. - Почему вы остановились на исследовании именно стромальных клеток костного мозга? - При трансплантации стволовых клеток остро встает проблема иммунологической совместимости. Существует два пути решения этого вопроса. Можно использовать эмбриональные стволовые клетки. Поскольку это самые "ранние" клетки, опасность иммунологической несовместимости и отторжения является минимальной. Многие западные ученые идут по этому пути, создают коллекции клеточных линий, которые можно использовать при хирургическом вмешательстве. Но эмбриональные стволовые клетки все еще сохраняют очень высокую способность к размножению, и это может привести к развитию опухоли. Показано также, что они могут вызывать гибель соседних клеток, стимулируя реакцию апоптоза. Наиболее оптимальный способ - научиться выделять стволовые клетки у самого пациента. Тут-то и пригодятся стромальные стволовые клетки костного мозга, которые можно выделить из какой-нибудь его кости. Иными словами, больной сам для себя становится донором. Таким путем решаются многие этические проблемы и исключается опасность иммунологической несовместимости. - Какие еще виды клеток научились получать из стромальных стволовых клеток? - С помощью различных иммуногистохимических методов можно охарактеризовать стадии развития и дифференцировки стромальных стволовых клеток. Оказалось, что среди стромальных клеток костного мозга есть настоящие стволовые клетки, содержащие белок нестин. В дальнейшем появляется один белок - виментин. Если клетки дифференцируются в сторону нервных клеток, образуются белок бета-3-тубулин и белок нейрофиламентов. Если в глиальные, то так называемый глиальный кислый фибриллярный белок. Иными словами, культура стволовых клеток представляет собой гетерогенную популяцию клеток, развитием которых можно управлять. Например, определенный подбор среды культивирования позволяет из стромальных стволовых клеток выращивать клетки, которые вырабатывают инсулин, что дает надежду на использование таких клеток при лечении больных диабетом. Особые белки способны вызвать перерождение стромальных клеток в клетки костной ткани - остеобласты. Оказывается, дифференцировка клеток зависит и от того, в какую микросреду попадают пересаженные культуры. Если при пересадке в мозжечок нейральные стволовые клетки попадают в зону так называемых клеток Пуркинье, они начинают превращаться именно в эти клетки. Такие опыты были проведены нами совместно с лабораториями М.Александровой из Института биологии развития РАН и Г.Сухих из Научного центра акушерства и перинатологии РАМН. Специалисты центра проделали успешную работу по разработке техники культивирования стволовых клеток человека и их использования в клинике, благодаря чему имеется возможность вести исследования на современном мировом уровне. Это очень важные результаты, так как они делают возможной терапию многих заболеваний, связанных с расстройством двигательных функций. Так, при мозжечковой атаксии больной не в состоянии сохранять позу, ходить, держать голову, и на сегодняшний день единственный способ лечения - трансплантация нейральных стволовых клеток в определенные отделы мозжечка. В настоящее время предпринимаются попытки такого лечения этой и других тяжелых патологий нервной системы. В Новосибирске медики провели уже больше тысячи операций с использованием региональных стволовых нервных клеток. Ими накоплен определенный опыт в лечении некоторых нейродегенеративных заболеваний, например болезни Паркинсона и старческого слабоумия. - С какими проблемами сталкиваются ученые при операциях по трансплантации стволовых клеток костного мозга? - Вокруг трансплантированных клеток в течение 2-3 дней образуется рубцовая ткань, которая ограничивает связь с клетками реципиента, препятствует прорастанию отростков к соответствующим центрам и мешает лечению болезни. Недавно мы совершенно случайно нашли подходы к решению проблемы формирования рубца. Наша лаборатория совместно с Институтом морфологии РАМН занималась трансплантацией клеток дрозофилы в мозг позвоночных, чтобы исследовать некоторые закономерности их дифференцировки в экстремальных условиях, и, к своему удивлению, мы обнаружили, что вокруг этих клеток не образуется рубец. Значит, какой-то фактор блокирует образование рубцовой ткани. Это вещество нашли довольно быстро. Дело в том, что клетки дрозофилы в условиях температуры млекопитающих начинают активно синтезировать белок теплового шока. Именно он и препятствует образованию рубцовой ткани. В связи с этим можно порекомендовать либо прогреть ткань перед трансплантацией, чтобы в ней начали работать собственные белки теплового шока, либо добавить белок теплового шока к культивируемым клеткам, поскольку они способны поглощать этот белок из среды. Ученым из Института цитологии РАН и Института молекулярной биологии РАН удалось обнаружить и другие полезные свойства белка теплового шока. Он спасает клетки от апоптоза, способствуя тем самым их лучшему приживлению и функционированию. В Швеции и США эти свойства белков теплового шока уже используют при клеточной терапии. - В последнее время не утихают споры о нравственной стороне исследований, связанных со стволовыми клетками... - Я категорически против использования так называемой клонированной эмбриональной ткани "на запчасти". Суть этого метода заключается в следующем. Из соматических клеток пациента выделяют ядра, затем трансплантируют их в энуклеированные яйцеклетки, которые на определенной фазе развития подсаживаются суррогатным матерям. На ранних стадиях развития эмбрион вымывают, затем из него выделяют стволовые клетки и получают культуру, использующуюся при трансплантации. Я считаю, что доводы о том, что эмбрион - не человек, а всего лишь ассоциат клеток, и потому с ним можно делать все, что угодно, неверны. Классики генетики и экспериментальной эмбриологии еще в 30-е годы прошлого века справедливо утверждали, что эмбриональное развитие начинается даже не с момента оплодотворения, а с момента созревания ооцита. В ооците уже записан химическим языком план строения будущего человека. Потому-то такое заказное "производство" эмбриона "на запчасти" по сути дела является запланированным убийством. Кроме этого, в таких условиях отнюдь не гарантировано нормальное развитие эмбриона и, соответственно, качество его клеток. Некоторые общественные и религиозные организации выступают против использования абортного материала для получения эмбриональных стволовых клеток. Я согласен с тем, что аборты - это очень, очень плохо и лучше бы обойтись без них. Однако аборты делают по медицинским показаниям, чтобы спасти жизнь матери, или в силу других вынужденных обстоятельств. Если медицинские аборты запретить, пойдут криминальные с массовой гибелью женщин - это мы уже проходили. Кроме того, абортированный эмбрион погибает. Более того, в ходе операции аборта эмбрион извлекается в расчлененном виде, так что используется трупный материал. Ведь никто не возражает против использования донорских органов умерших людей при трансплантациях. То, что получают в результате аборта, - такой же трупный материал. За рубежом, кстати, абортный материал используется для получения эмбриональных нервных клеток человека. Я совсем недавно читал статьи иностранных авторов, использовавших для этих целей абортные эмбрионы человека в возрасте 6-9 недель. К сожалению, пока не создана четкая законодательная база для исследований, связанных со стволовыми клетками. Государственная Дума приняла только постановление о моратории на клонирование человека. Это очень правильное и своевременное решение. А нормативы по использованию эмбрионального материала для трансплантации находятся пока в стадии разработки. - Основу науки о стромальных клетках несколько десятилетий назад заложили советские ученые Александр Фриденштейн и Иосиф Чертков. Каков сегодня уровень развития этого направления медицины в нашей стране? - В настоящее время в ряде российских лабораторий начали осваивать методики исследования и практического использования стволовых клеток. Это стало возможным благодаря некоторой финансовой поддержке данных работ. Мы находимся в трудном положении в сравнении с западными лабораториями, занимающимися проблемой стволовых клеток, а эти работы достаточно дорогие. Если финансовая поддержка наших исследований будет продолжена, у российских ученых есть все возможности работать на хорошем уровне - квалификации им не занимать. При наличии благоприятных условий в ближайшие 5-6 лет планируется разработать методики использования стволовых клеток для генной и клеточной терапии многих заболеваний, в числе которых болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, мозжечковые атаксии, ишемии мозга, инфаркты, инсульты, кожные заболевания, ожоги, дефекты костной ткани, диабет. Беседу вела Марина КЫН. |