Получение СК
СК могут быть получены из периферической крови, из жира или из костного мозга пациента. Из периферической крови можно получить, в основном, гемопоэтические СК. Процедура их выделения занимает 4-6 ч и требует специального оборудования. Пациенту делают укол, стимулирующий выброс в кровь СК из костного мозга за несколько дней до процедуры. Обычно это делается в специализированных гематологических клиниках при лечении некоторых болезней. Получение СК из жира начато недавно, но уже получены хорошие результаты. В костном мозге концентрация СК наиболее высока, методики забора костного мозга и выделения из него двух типов СК давно и хорошо отработаны. Как гемопоэтические СК, так и мезенхимальные СК костного мозга могут быть размножены и затем возвращены пациенту.
Гемопоэтические СК находятся в кроветворных органах и крови. Это клетки – предшественники зрелых клеток крови. Трансплантации костного мозга широко применяются в медицине, т. к. костный мозг – одно из тех мест, где эти клетки содержатся, Для пересадки используют мозг от подходящего донора. Тем не менее, приходится подавлять иммунную систему пациента, чтобы пересаживаемая ткань стала «своей». Гораздо эффективнее и безопаснее было бы применять собственные гемопоэтические клетки. Развитие гемопоэтической СК происходит следующим образом. В желточном мешке у эмбриона начинается гемопоэз, т. е. процесс образования, развития и созревания клеток крови, по мере развития эта функция переходит к печени плода, а затем к костному мозгу, в котором она сосредоточена в течение всей жизни. Гемопоэтическая СК дает начало всем элементам крови, заполняет другие гемо — и лимфопоэтические органы и, самовоспроизводясь, превращается is новые СК. Она плюрипотентна. Одним из наиболее важных примеров взаимодействия гемопоэтических клеток является способность трансплантированных СК возвращаться в костный мозг. Такой процесс носит название «хоуминг». Благодаря росту и самообновлению СК способны воспроизводиться. Основным маркером гемопоэтических СК является CD34 – белок, присутствующий на их поверхности. Гемопоэтические СК из пуповинной крови имеют большое преимущество перед такими же клетками из костного мозга и периферической крови. Во-первых, сам сбор пуповинной крови совершенно прост и не вызывает неприятных реакций. Этот сбор занимает всего минуту. Сбор же костного мозга проходит под общим наркозом и длится несколько часов. Клетки из пуповинной крови редко, в отличие от их «собратьев» – костного мозга и периферической крови, отторгаются организмом, вызывая осложнения. Одно из основных преимуществ этого вида клеток состоит в том, что они намного моложе клеток из костного мозга. По способности к пролиферации (увеличению числа клеток какой-либо ткани вследствие их размножения) и формированию колоний при культивировании in vitro (способности формировать различные ростки кроветворения) СК пуповинной крови значительно превосходят клетки из других источников.
Стандартная для трансплантации доза ядерных клеток пуповинной крови, равная 3-4×107 клеток/кг, содержит примерно столько же колониеобразующих единиц, сколько 3-5×108 клеток костного мозга или стимулированной периферической крови. При этом трансплантация выполняется при гораздо меньшем количестве вводимых общих лейкоцитов.
Содержание CD34-положительных клеток в пуповинной крови, обычно не превышающее 0,5%, существенно ниже их концентрации в костном мозге или стимулированной крови. Доза же CD34-положительных клеток пуповинной крови также примерно в 10 раз меньше дозы аналогичных «взрослых» клеток. Объяснение этому факту может быть только одно: клетки пуповинной крови менее дифференцированы («моложе») и обладают наивысшим потенциалом к росту и дифференцировке.
СК пуповинной крови имеют более высокий уровень степени развития антигенов, большую длину концевого участка хромосомы и более высокую активность теломераз фермента, который контролирует размер и количество теломеров хромосом. Сокращение длины теломеров является одним из признаков старения клеток. Это означает, что клетки пуповинной крови, введенные в организм реципиента, обладают большей способностью к длительному существованию.
Приведенные выше свойства СК пуповинной крови крайне важны при разработке клинических протоколов их практического применения, хотя для полной реализации потенциала СК требуются дальнейшие углубленные исследования свойств этой уникальной клеточной разновидности. ¦
По статистике, лишь каждый 4-й образец пуповинной крови содержит СК в количестве, достаточном для трансплантации взрослому пациенту. Поэтому существуют ограничения применения СК пуповинной крови. Ученые и практические врачи пытаются найти выходы из этого положения. Проводятся исследования по комбинированию (пулированию) нескольких совместимых образцов.
Второй возможный путь – размножение СК и увеличение массы трансплантата in vitro.
При введении СК непосредственно в костный мозг (а не внутривенно, как это обычно практикуется) они сразу оказываются в нужном микроокружении, а эффективность трансплантации значительно повышается. Но пока эксперименты проводятся только на животных.
Еще одним методом, способным существенно повысить число годных для трансплантации образцов пуповинной крови, является перфузия плаценты, т. е. промывка сосудов биологически активными веществами, физиологическими растворами крови или др. жидкостей.
Можно также выделить подгруппу эмбриональных СК, получаемых путем терапевтического клонирования. У пациента берут соматические клетки и удаляют из них ядра с генетической информацией. Затем берутся донорские яйцеклетки. Из этих яйцеклеток также удаляется ядро и на его место вводится ядро клетки ткани пациента, несущее его наследственную информацию. В лабораторных условиях она делится до стадии бластоцисты – раннего эмбриона, который на 4-7 день состоит из 30-150 клеток.