Трансплантация – от органов и тканей до СК

Медицинский и научный интерес к СК 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 СК являются ключом к познанию этих регенеративных свойств. Характерной особенностью СК является их способность к неограниченному делению в культуре с образованием специализированных клеток. СК является недифференцированной клеткой, способной к самообновлению и дифференцировке в специализированные клетки в зависимости от микроокружения. Именно поэтому СК предоставляют беспрецедентные возможности для медицины в лечении тяжелых, истощающих заболеваний; открывают новые технологии исследования фундаментальных вопросов биологии. У людей СК были идентифицированы во внутренней массе клеток раннего эмбриона, в некоторых тканях плода, пуповины и плаценты и в некоторых органах взрослого человека.

Особенностью СК является также то, что в результате деления специализированных (не стволовых) клеток образуются пары таких же клеток, которые полностью тождественны друг другу. А вот для СК 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 СК и любое обновление тканей стало бы невозможным. Конечно, СК 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 СК 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 o6j лучения. Однако только через 20 лет трансплантация костного мозга вошла в арсенал практической медицины. В 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. В 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. В 1980-х была проведена первая трансплантация СК, полученных из периферической крови методом афереза, Б 1988 г, в клинике Святого Людвига в Париже первую операцию по трансплантации пуповинной крови ребенку с анемией Фанкони провела Элиан Глюкмаи. В 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 в 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 двойной спирали ДНК и расшифровки генома человека. Плюрипотентность ЭСК, то есть способность дать начало, но 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 клеток 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 еще 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.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *