Что такое стволовые клетки? В интернете можно прочитать о волшебных инъекциях, якобы гарантирующих вечную молодость. Как они связаны с регенеративной медициной? Ответам на эти вопросы была посвящена лекция доктора медицинских наук, члена-корреспондента РАН, ректора университета Лобачевского Елены Загайновой, которая состоялась в лектории «Парка науки ННГУ».

Вместо трансплантации

Генетически человек может жить до 120 лет. Но не все органы способны так долго функционировать. Случается, что мозг работает нормально, но из-за болячек человек не может жить качественно. Со многими болезнями почек, печени, суставов врачи не способны справиться, а если бы можно было заменить нездоровый орган, то человек продолжил  жить счастливо еще 30, а то и 50 лет.

Ученые, занимающиеся регенеративной медициной, мечтают, что в ближайшие десять – тридцать лет люди перестанут зависеть от трансплантации. Только представьте, у человека с больным органом можно взять биопсию (систему стволовых клеток) и вырастить новый орган. К слову, вырастить первичную клеточную структуру сегодня может практически любая лаборатория. Проблема в том, что этих самых стволовых клеток не так много. После 40 лет их количество начинает активно уменьшаться в организме, а их нужно определенным образом выделить, провести дифференцировку в направлении больного органа.

Регенеративная медицина развивается всего лишь с 1998 года с легкой руки всемирно известного профессора, биолога, нашего земляка Бориса Солопаева. Его работа «Репаративная регенерация печени» после экспериментально индуцированного цирроза, опубликованная в 1961 году, принесла ученому мировую славу. С 1961 по 1994 год Солопаев заведовал кафедрой биологии в Приволжском исследовательском университете (тогда это был Горьковский мединститут). Затем в Москве он был координатором программы «Регенерация печени».

Также стоит упомянуть Александра Максимова и Александра Фриденштейна – оба они имели отношение к открытию стволовых клеток. Александр Максимов – ученый из Санкт-Петербурга, непризнанный гений, перебравшийся в Чикаго. Он, рассматривая клетки крови под микроскопом, увидел, что они делятся и сделал вывод, что за счет этого кровь обновляется. Его тезка, Фриденштейн, в 1968 открыл мезенхимные стволовые клетки, которые чаще всего используют в регенеративной медицине. Правда, в мире считается, что это открытие принадлежит американцам и датируется 

80 годом прошлого века, так как, к сожалению, открытие советского ученого не было обнародовано в научной литературе.

Помогают восстанавливаться

Больше всего стволовых клеток у эмбриона – еще не родившегося человечка. У плода до пяти недель есть эмбриональные стволовые клетки, они уникальны тем, что из них можно воссоздать любой орган, даже мозг. У взрослых людей стволовые клетки другие и их мало. Из этих мезенхимных (в некоторой литературе мезенхимальных) стволовых клеток можно вырастить мышцы, кожу, кости, ногти – только те клетки и ткани, которые у человека часто обновляются естественным способом. Эмбриональные клетки при всей их уникальности после введения (это проверено на мышах) могут вызывать опухоли, так называемые тератомы. В настоящее время этот тип клеток, несмотря на их огромный терапевтический потенциал, используется исключительно в лабораториях для научно-исследовательских работ.

Основная функция «взрослых» стволовых клеток – восстановление и поддержка тканей, в которых они присутствуют. В организме человека есть клетки, которые хорошо обновляются и хорошо регенерируют. Обновление и регенерация – это разные процессы.

Обновление – спонтанная история, например, замена красных клеток крови происходит каждые 90 дней, эпителий (кожа) также обновляется часто – раз в 30 дней.

Регенерация включается, когда происходит поломка – дефект, рана, заболевание.

Есть органы, которые имеют высокий уровень обновления и высокий уровень регенерации – это кожа, клетки крови и любой эпителий.

Может быть, низкий уровень обновления, но высокий уровень регенерации, и  этим свойством обладают: печень, скелетные мышцы, поджелудочная железа. Известно, что после очень агрессивного вируса гепатита печень восстанавливается. Конечно, если с завидной регулярностью и настойчивостью убивать ее (тяжелые препараты, алкоголь, жирная пища), тогда регенеративная функция истощится.

Мышцы (если кто травмировался, знает), что они зарастают и сохраняют свой функционал. Например, в случае глубокого пореза в месте сгиба пальца останется рубец, но палец все равно можно будет согнуть. Есть подвох с поджелудочной железой – она регенерирует только в той части, которая не выделяет инсулин.

Низким уровнем обновления и регенерации обладают: мозг, спинной мозг, сетчатка глаза, почки, сердце.

Где «живут» Стволовые клетки

Сегодня в регенеративной медицине выделяют клеточные технологии и тканевую инженерию.

Клеточные технологии – это наш завтрашний день, они уже пришли в реальную клиническую практику. При вкалывании стволовых клеток есть «питательный» эффект: эти молодые активные структуры заставляют активнее «работать» организм человека. Например, если при сахарном диабете трофическую язву на стопе обколоть стволовыми клетками, то они помогут собственным клеткам более эффективно заживить рану.

Кроме того, стволовые клетки могут способствовать активному прорастанию новых сосудов. Это в будущем можно использовать в случае инфаркта, инсульта.

Также ученые рассчитывают (но пока это научно не подтверждено), что стволовые клетки могут заменить иммуносупрессоры – препараты, которые необходимы в случае пересадки органов или в случаях чрезмерно активного иммунитета при тяжелых аутоиммунных заболеваниях, таких как болезнь Бехтерева, язвенный колит.

Стволовые клетки обладают противошоковым действием.

Необходимые мезенхимные клетки можно легко добыть – они есть в глубоких слоях кожи, в жировой ткани. Однако законы, касающиеся получения и работы со стволовыми клетками, очень жесткие – их задача защитить людей, поэтому многие ученые работают с молекулой, с тем, что выделяет клетка. Этот доступный клеточный материал может быть полезен при травмах, при проблемах с артериями нижних конечностей, когда нарушается кровообращение.

В России эти методы пока не зарегистрированы и не используются клинической медициной. Но опыт лечения с применением стволовых клеток имеется. Это разрешено делать в федеральных научно-клинических центрах на ограниченном количестве пациентов с очень большим количеством согласований. Так, в Москве успешно пролечили людей с трофическими язвами клеточными препаратами, приготовленными из собственных мезенхимных клеток самих пациентов. Также есть опыт лечения нарушения кровообращения нижних конечностей. Это действительно работает – удалось избежать ампутаций, нет побочных эффектов, так как клетки взяты у самого больного, затем выращены, и из них приготовлены клеточные препараты, которые помогли прорасти новым сосудам.

В Санкт-Петербурге сегодня ученые пытаются с помощью стволовых клеток решить проблему бесплодия у женщин с тонким эндометрием. В Нижнем Новгороде активно занимаются проблемой диабета первого типа. Идут эксперименты на животных.

Органы из пробирки

Не менее прорывные открытия в тканевой инженерии. В США, Европе и Японии лишь три года назад начаты клинические испытания искусственных органов – эквивалентов, созданных с помощью тканевой инженерии: хрящ, костная ткань (80 пациентов), мочеточник (100 пациентов), уретра (100 пациентов), мочевой пузырь (9 пациентов). Это относительно простые органы, по ним течет жидкость и они чуть-чуть сокращаются. В России еще в 2018 году планировалось начать клинические испытания кожи, костной ткани, хряща, но они пока не начаты, что связано с законодательными ограничениями.

В Нижнем Новгороде также есть опыт применения дермальных (кожных) эквивалентов у пациентов с серьезными ожогами. Создание эквивалентов костной ткани очень актуально в стоматологии. Этой задачей занимались и в Нижнем Новгороде. Был проведен эксперимент с заращиванием дырки в черепе мышки. С помощью стволовых клеток череп удалось зарастить и кроме костной ткани прекрасно выросли и сосуды (!), что стало неожиданным открытием. Публикация об этом вызвала большой интерес у ученых во всем мире.

Стволовые клетки могут помочь в апробации лекарств… без участия человека. На небольшой плашке размещаются клетки печени, кости, почек, сердца (их специально выращивают из стволовых клеток конкретного пациента). Затем вводятся необходимые суперсильные или токсичные препараты. Это позволяет увидеть, какое действие будет оказывать лекарство, если человек нач­нет его принимать. Эта технология уже используется за рубежом. В Москве в конце сентября открылся Центр микрофлюидных и полифункциональных блистерных технологий, где также будут этим заниматься.

Вопрос дилетанта

– Можно ли лечить онкологию не химиотерапией, а стволовыми клетками?

– Опухоль, как другие органы, имеет свои стволовые клетки. Они нетипичные, у здоровых людей их нет. Сегодня уже созданы препараты, которые избирательно воздействуют на стволовые клетки опухоли. Их важно убрать любой ценой, так как именно они самые устойчивые, именно из них происходит повторный рост и развиваются метастазы, – отвечает Елена Загайнова. 

Записала Александра Махлина. Фото regmednet.com