Трансплантация — от органов и тканей до стволовых клеток

Медицинский и научный интерес к стволовым клеткам основан на жела­нии найти источник новой, здоровой ткани для замещения па­тологически измененной. Некоторые органы, например кожа или печень, имеют большой резерв регенерации в случае по­вреждения. Но почему и как одни ткани имеют эту способность, а другие — нет, до сих пор еще непонятно. Недавние исследова­ния показали, что стволовые клетки являются ключом к познанию этих реге­неративных свойств. Характерной особенностью стволовых клеток является их способность к неограниченному делению в культуре с обра­зованием специализированных клеток. Стволовые клетки является недиффе­ренцированной клеткой, способной к самообновлению и диф­ференцировке в специализированные клетки в зависимости от микроокружения. Именно поэтому стволовые клетки предоставляют беспре­цедентные возможности для медицины в лечении тяжелых, ис­тощающих заболеваний; открывают новые технологии иссле­дования фундаментальных вопросов биологии. У людей стволовые клетки были идентифицированы во внутренней массе клеток раннего эмбриона, в некоторых тканях плода, пуповины и плаценты и в некоторых органах взрослого человека.

Особенностью стволовых клеток является также то, что в результате де­ления специализированных (не стволовых) клеток образу­ются пары таких же клеток, которые полностью тождественны друг другу. А вот для стволовых клеток это правило обычно не работает. Кроветворная СК костного мозга в естественных условиях дает две дочерние клетки, одна из которых остается стволовой, а вторая претерпевает цепь превращений и, в конечном счете, превращается в лейкоцит или эритроцит. Если бы дело обсто­яло иначе, организм быстро израсходовал бы запас стволовых клеток и лю­бое обновление тканей стало бы невозможным. Конечно, стволовые клетки. Деградируют с возрастом и у пожилых людей их куда меньше, чем у молодых, хотя какое-то количество их сохраняется до глубокой старости.

Культура эмбриональных СК ведет себя по-иному. На не­которых питательных средах такие клетки размножаются практически бесконечно, не претерпевая никаких изменений, как и клетки злокачественных опухолей. Однако специальные химические стимуляторы могут заставить культивированные стволовые клетки переродиться в нейроны, клетки поджелудочной железы и печени, костную и мышечную ткань.

СК взрослого организма также обладают пластичностью. Доказано, что СК красного костного мозга могут давать начало гепатоцитам (клеткам печени), нейронам и нейроглии (компо­нентам нервной системы), эндотелиальным, мышечным, кост­ным, жировым и другим типам клеток, из которых состоит ор­ганизм.

Вообще, если обратиться к истории, то можно заметить планомерное развитие науки о трансплантации СК. Первые эксперименты были проведены в начале 1950-х гг. Именно-тогда медицинские исследования показали, что транспланта­ция костного мозга (основного источника СК) может спасти животных, получивших смертельную дозу радиоактивного об" лучения. Однако только через 20 лет трансплантация костного мозга вошла в арсенал практической медицины. Б конце 60-х гг. Уже существовали убедительные данные о возможности при­менения трансплантации костного мозга при лечении острых лейкозов.

А в 1969 г. Е. Д. Томас произвел первую пересадку кост­ного мозга больному лейкемией. Б марте 1970 г. Была сделана первая попытка вылечить больного лейкемией путем транс­плантации пуповинной крови, взятой от 8 разных детей. У 16-летнего мальчика произошла реакция трансплантата против хозяина. К счастью, эта реакция была временной, возможно, за счет предварительной химиотерапии.

Тогда же, в 1970-е гг., была проведена первая аутологичная трансплантация костного мозга больному лимфомой. Б 1980-х была проведена первая трансплантация СК, полученных из периферической крови методом афереза, В 1988 г, в клинике Святого Людвига в Париже первую операцию по трансплан­тации пуповинной крови ребенку с анемией Фанкони про­вела Элиан Глюкмаи. Б том же году в Канаде в Институте репродуктивной биологии была сделана попытка наладить производство бластоциста человека из банка спермы и яй­цеклеток. Попытки получения линий эмбриональных СК че­ловека велись также в лабораториях Великобритании, США, Австралии, Японии и др. В 1990 г. Е. Д. Томас с Дж. Мгорреем получили Нобелевскую премию п области медицины за успехи в развитии трансплантологии, В настоящее время в мире про­ведено уже более 1000 пересадок различных органов и тканей. С 1987 по 1997 гг. В 45 медицинских центрах мира проведено 143 трансплантации пуповинной крови.

В 1988 г. Американским ученым Джеймсу Томсону и Джо­ну Беккеру удалось выделить человеческие ЭСК и получить первые линии этих клеток. Результаты экспериментов были признаны 3-м по важности событием в биологической науке XX в. После открытия двбйной спирали ДИК и расшифровки генома человека. Плюрипотентность ЭСК, то есть способность дать начало, по меньшей мере, 350 различным типам клеток, от­крыла широкие перспективы, их практического использования в биологии и медицине, в первую очередь в трансплантологии, иммунологии и геронтологии. Началась бурная исследователь­ская деятельность по изучению ЭСК. Стало возможным про­следить развитие ЭСК при образовании нового лабораторного сырья для получения соматических клеток человека.

Эмбрион в течение первых 6-ти дней растет и превраща­ется в шарик из одинаковых неспециализированных клеток, а затем превращается в бластоцисту. Сама же бластоциста со­стоит из сферического (наружного) слоя клеток, Этот слой окружает полость, наполненную жидкостью и СК. Разрушая бластоцисту из этой полости, собирают СК. Затем эти клетки размножают в лаборатории в целый ряд специализированных клеток. Таким образом, основным источником сырья для по­лучения лабораторных соматических клеток являются клоны эмбриональных СК, выделенные из бластоцист человека. Часть наиболее быстро растущих клонов переводят в линию эмбриональных СК. Затем начинается многоэтапная дифференцировка 1огеток в нейроны, кардиомиоциты,.клетки крове­творения, эпителий тонкой кишки или эпителий эндокринных желез (производные экто, мезо  и эндодермы) и др. Клеточные типы. Дифференцировка эмбриональных СК в указанные со­матические Клетки идет в обход гаструляции и без образования 3-х зародышевых листков.

Вторым источником ЭСК является половой зачаток пло­дов (фетусов) 4-5-й недели развития или половые клетки

В последнее время в мировой и отечественной медицине отмечается большой интерес к использованию СК в лечебных целях. СК, находящиеся в тканях живого существа, обладают способностью развиваться в клетки различных органов, заме­няя гибнущие клетки и обеспечивая тем самым восстановление целостности органа. Эта способность стала основанием форми­рования нового направления в медицине, в центре внимания которого оказываются те заболевания, существенным момент-том в происхождении которых является дисбаланс между по­вреждением, гибелью клеток и процессом регенерации. Дело еше в том, что СК обладают некоторыми характерными морфо­логическими признаками, типичными для мало дифференци­рованных «примитивных» клеток. Например, СК эпидермиса ладони имеют небольшие размеры и относительно большое ядерно-цитоплазматическое отношение, их поверхность по­крыта большим количеством микроворсинок, среди которых имеются вкрапления десмосом. Цитоплазма СК заполнена сво­бодными рибосомами, митохондриями и меланосомами. Кроме того, в этих клетках мало кератиновых филаментов и ядерный хроматин распределен диффузно.

Однако морфологические признаки не позволяют про­вести четкую границу между стволовыми и транзиторными клетками. Поэтому для идентификации СК нужны какие-то другие маркеры.

Маркеры стволовых клеток

Для того чтобы выделить СК в чистом виде и предприни­маются поиски маркеров, что, с одной стороны, позволяет изу­чать их биологию, а с другой — использовать в клинической практике. Лучше всего изучены маркеры гемопоэтических СК. Известны маркеры для стволовых и прогениторных нейраль-ных клеток, например мизазы.

Одним из характерных мар­керов ЭСК является много исследований ученые посвятили иммунофлуорес-центному выявлению маркеров эпидермальных СК. Среди выявленных ими маркеров особый интерес представляют ке­ратин 19, интегрин И, внутриклеточный белок рбз. Изучение экспрессии маркеров показало, что между стволовыми и тран­зиторными клетками трудно провести четкую границу, поэтому для выделения эпидермальных СК используют несколько мар­керов. К тому же все известные в настоящее время маркеры не позволяют с полной уверенностью отделить СК от транзиторных клеток. Как было указано ранее, между этими 2-мя груп­пами клеток наблюдается постепенный переход.

Похожие записи:

Категории: