\

Стволовые стромальные клетки

Стволовые клетки костного мозга

Историческая справка

В 1908 году на съезде гематологов в Берлине петербургский ученый Александр Максимов ввел понятие «стволовые клетки», таким образом, он создал теорию, согласно которой все клетки крови происходят из одной «стволовой» клетки. Стволовые клетки костного мозга являются предшественниками тканей человека.

Позже, в конце 60-х годов советский ученый, профессор А.Я. Фриденштейн обнаружил отличные от других стволовые клетки (мезенхимальные), которые в настоящее время активно изучаются и находят широкое применение в востановительной медицине. Он первым начал изучать их свойства в своей лаборатории. Эти клетки до сих пор вызывают интерес среди ученых всего мира.

Основные типы стволовых клеток

  • Эмбриональные СК, выделяемые из группы клеток 4-5 дневного эмбриона.
  • Фетальные СК, получаемые из ткани 5-10 недельного плода (абртивный материал).
  • «Взрослые» (соматические) СК, которые содержаться во всех тканях организма.

Клиническое применение эмбриональных СК сопровождается большим риском их онкогенной трансформации. При применении фетальных СК возможен риск вирусного и бактериального загрязнения.

Такие риски отсутствуют при применении «взрослых» стволовых клеток.

В развитых странах эмбриональные и фетальные стволовые клетки запрещены к использованию в клинической практике.

Основные источники «взрослых» стволовых клеток

  • Костный мозг (универсальный источник).
  • Периферическая кровь.
  • Пуповина новорожденных, плацента.
  • Кровеносные сосуды.
  • Кожа.
  • Жировая ткань.
  • Головной мозг.
  • печень, поджелудочная железа, слизистая ЖКТ.
  • Скелетные мышцы.
  • Слизистая носа.
  • Роговица и сетчатка глаза.
  • Дентальная пульпа.

Стволовые клетки костного мозга человека

В костном мозге существует два типа СК: гемопоэтические, дающие начало всем клеткам крови, и мезенхимальные (МСК), являющиеся клетками предшественниками тканей человека, развивающихся из мезодермы. Эти клетки (МСК) находятся во всех органах и системе человека в небольшом количестве, но наибольшая концентрация этих клеток находится в костном мозге. В культуре они могут воспроизводить сами себя, не превращаясь в клетки других тканей, так как остаются «изначальными».

Как они работают

С возрастом количество МСК в костном мозге снижается, активность этих стволовых клеток заметно уменьшается, соответственно, наступает процесс старения организма. Возникает необходимость активизировать собственные ресурсы организма, и поэтому требуется введение собствтенных или донорских МСК. Они находят пораженные места в организме и начинают активно восстанавливать пораженные ткани и органы. Внутривенное введение МСК в больших дозах (250 — 400 млн) оказывает мощное лечебное воздействие на весь организм, при этом эффект сохраняется длительное время.

У всех пациентов с различной патологией, которым была произведена высокодозная терапия МСК, были получены только положительные результаты.

Применение именно взрослых МСК для лечения заболеваний человека поддерживают Московская Патриархия и Ватикан.

Приоритетные направления нашей деятельности

  • Производство и реализация МСК костного мозга человека.
  • Производство и реализация продукта жизнедеятельности МСК — кондиционированной среды (КС), обладающей лечебным эффектом и композиций на ее основе.
  • Проведение научно-исследовательских и прикладных работ в области изучения и клинического применения МСК, СК и композиций на их основе.
  • Разработка новых медицинских технологий лечения заболеваний с использованием МСК.
  • Разработка новых способов получения МСК из других источников (кожа, составной хрящ, нейроны).
  • Создание и внедрение в практику новых лекарственных препаратов.

О технологии

Медицинская технология получения высококачественных мезенхимальных стволовых клеток (МСК) основана на размножении в культуре при строго определенных условиях чистой популяции МСК в большом количестве (100 — 500 млн) из малого исходного количества костного мозга (0,5 — 1,0 мл), получаемого при пункции грудины или подвздошной кости, у пациентов любого возраста. Получаемое количество МСК достаточно для проведения эффективной терапии (локальной, внутривенной).

Медицинская технология предназначена для использования МСК в фундоментальных и научно-прикладных исследованиях (в том числе восстановительная медицина). Преимущество данной технологии перед другими заключается в том, что костный мозг человека является универсальным источником получения МСК, которые, в отличии от стволовых клеток, получаемых из других источников (эмбриональные, фетальные), являются безопасными при их применении в медицинской практике.

Безопасность и эффективность высокодозной внутривенной трансплантации МСК костного мозга человека проверена в эксперименте в клинике.

Области применения МСК

Наиболее перспективными направлениями клинического применения МСК и клеточных продуктов являются:

  • заболевания сердечно-сосудистой системы, кардиология (инфаркт миокарда, хроническая сердечная недостаточность, кардиомиопатия);
  • постлучевые повреждения различных органов и тканей;
  • заболевания нервной системы (травмы головного и спинного мозга, невриты, рассеянный склероз, инсульты);
  • сахарный диабет, диабетическая стопа;
  • поражения печени (хронический гепатит, цирроз печени);
  • атеросклероз сосудов нижних конечностей;
  • аутоимунные заболевания;
  • деструктивные формы туберкулеза легких, резистентные к проведению специфической к противотуберкулезной терапии;
  • общее оздоровление организма;
  • ревитализация;
  • онкология и онкогематология (для снижения гематотоксичности у пациентов при проведении химиотерапии и для восстановления подавленного кровотворения).

Ревитализация: омоложение человеческими стволовыми клетками

Достижения в области клеточной медицины вызвал настоящий бум в области геронтологии. Ревитализация (восстановление организма)- новое направление, способствующее замедлению старения и предупреждению развития хронических заболеваний, характерных для пожилого возраста и приводящих к преждевременному изнашиванию организма. После 40 лет начинается прогрессирующее снижение метаболизма и развития атрофических процессов в органах и тканях. Запускается процесс старения. Снижается эффективность физиологической регенерации органов и тканей, накапливается все больше поломок. Эти процессы чаще наблюдаются в артериях и тканях опорно-двигательного аппарата.

Новый принцип ревитализации это введение стволовых клеток, приводящих к обновлению всех органов и тканей к предупреждению развития многих заболеваний, в том числе и онкологических, улучшению общего самочувствия и сохранению хорошего внешнего вида.

У людей с заболеванием сердца и сосудов в крови снижено количество циркулирующих стволовых клеток по сравнению со здоровыми людьми. Ученые полагают, что эти люди «израсходовали» данные клетки или же имеют недостаточное их производство из-за генетических факторов.

Снижение количества собственных стволовых клеток может корректироваться путем их дополнительного введения. Поэтому одним их приоритетных направлений медицинской науки стало использование стволовых клеток для реставрации тканей, разрушенных разными заболеваниями.

Введение стволовых клеток оказывает выраженный омолаживающий и оздоравливающий эффект. Биологический возраст человека снижается. Сначала регулируется работа эндокринной системы, печени, почек и других важных органов, происходит восстановление их функций.

В дальнейшем нормальная работа внутренних органов обеспечивает красивую внешность, здоровую кожу, хорошее настроение, повышение сексуальной активности. Надо отметить, что у лиц старше 70 лет, своих стволовых клеток не очень много и они приобретают признаки клеточного старения и генетического изменения. Использование донорских молодых стволовых клеток, заряженных энергией жизни, целесообразнее использовать лицам пожилого возраста. При этом, обновляются стареющие биологические структуры и реально продлевается жизнь.

Эффект от введения стволовых клеток по данным специалистов:

  • улучшение общего состояния;
  • возвращение интереса к жизни;
  • улучшение сна и аппетита;
  • прилив сил и энергии;
  • исчезновении болей в суставах;
  • повышение мобильности и деловой активности;
  • улучшение памяти и концентрации внимания;
  • улучшение структуры кожи;
  • нормализация артериального давления;
  • повышение потенции и качества сексуально жизни;
  • продление продолжительности жизни;
  • предотвращение развития злокачественных новообразований;
  • продление репродуктивного периода.

Банк мезенхимальных стволовых клеток

В структуре лаборатории имеется банк стволовых клеток костного мозга человека.

У пациента или донора производится забор малого количества (0,5-1 мл) костного мозга из грудины или подвздошной кости, что представляет собой обычную процедуру, проводимую во многих медицинских учреждениях в диагностических целях. Из полученного пунктата выделяют стволовые клетки и культивируют до количества (400-500 млн чистой популяции МСК), достаточного и для проведения эффективной терапии, и для последующего замораживания, и хранения.

Банк МСК из костного мозга человека позволяет использовать аутологичные клетки для последующих трансплантаций без повторной пункции костного мозга.

Стволовые клетки: первые результаты

— 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.

Читайте также  Как вызвать пиковую даму

— 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.

Трансплантация костного мозга и стволовых клеток

Общие принципы

Трансплантация костного мозга (ТКМ) / стволовых кроветворных клеток периферической крови (ТСКК) — метод лечения гематологических, онкологических и аутоиммунных заболеваний, при котором пациенту после проведения интенсивной иммуносупрессивной терапии с применением больших дозы цитостатических препаратов (иммуносупрессантов), вводят предварительно заготовленный костный мозг или стволовые кроветворные клетки периферической крови (СКК). Ежегодно в мире выполняется около 150 000 ТКМ и ТСКК, причем количество операций постоянно увеличивается.

ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О СТВОЛОВЫХ КРОВЕТВОРНЫХ КЛЕТКАХ

Недифференцированная стволовая клетка, происходящая из бластоцисты, является родоначальницей всех клеток организма, в том числе и стволовой кроветворной клетки (СКК).

Основными свойствами стволовой кроветворной клетки являются возможность дифференцироваться в направлении любого из ростков кроветворения и способность к самоподдержанию.


Колонии стволовых кроветворных клеток (электронная микроскопия)

Мононуклеарная фракция, обогащенная клетками CD34, окрашена по Маю-Грюнвальду с докраской по Гимзе. Стволовые клетки, несущие маркер CD34, внешне напоминают малые и средние лимфоциты.

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

Первые работы, посвященные терапевтическому использованию костного мозга, были выполнены в последней декаде XIX века, независимо друг от друга Brown-Sequard, d»Arsonval, Fraser, Billings и Hamilton, которые применяли экстракт костного мозга животных для лечения больных различными видами анемий. Несмотря на положительный эффект, отмеченный всеми авторами, в течение последующих пятидесяти лет использование данной методики носило спорадический характер и не выходило за рамки клинического эксперимента до 1937 года когда Schretzenmayr впервые произвел парентеральное (внутримышечное) введение костного мозга, а в 1939 году Osgood выполнил первое внутривенное введение костного мозга.

Результаты экспериментальных исследований привели клиницистов к идее использования ТКМ при заболеваниях, связанных с поражением костного мозга (лейкозы, апластическая анемия), а также при радиационных воздействиях и проведении химиотерапии, однако основные теоретические и практические проблемы проведения ТКМ удалось преодолеть в 60-е годы. С этого времени ТКМ является одним из методов лечения различных заболеваний крови и иммунной системы.

ВИДЫ ТРАНСПЛАНТАЦИИ КОСТНОГО МОЗГА

Выделяют два основных вида ТКМ:

  • 1)аллогенную (АллоТКМ) — при которой больному вводится костный мозг от родственного или неродственного совместимого донора;

Разновидностью АллоТКМ является сингенная ТКМ (трансплантация от однояйцевого близнеца).

  • 2)аутологичную (АутоТКМ) — когда реципиент получает предварительно заготовленный собственный костный мозг;

ПОКАЗАНИЯ К ТРАНСПЛАНТАЦИИ КОСТНОГО МОЗГА

Аллогенная трансплантация костного мозга:

  • 1) острые лейкозы;
  • 2) хронический миелолейкоз;
  • 3) тяжелая апластическая анемия;
  • 4) гемоглобинопатии;
  • 5) врожденные иммунодефициты и нарушения метаболизма.

Аутологичная трансплантация костного мозга:

  • 1) злокачественные лимфомы;
  • 2) некоторые солидные опухоли;
  • 3) аутоиммунные заболевания.

В связи с ограниченным количеством родственных гистосовместимых доноров, которые имеются лишь у 20- 25% больных, в последние годы нашла применение АлТКМ от неродственных HLA-идентичных доноров. Для этих целей созданы международные регистры, позволяющие подобрать потенциального донора костного мозга и оптимизировать прогноз у пациентов, для которых АллоТКМ предпочтительнее (острые лейкозы, хронический миелолейкоз) или является методом выбора (апластическая анемия, гемоглобинопатии, иммунодефициты, нарушения метаболизма). Общее число зарегистрированных доноров в мире превышает 5 миллионов человек, в том числе в России — около 10 тысяч.

С развитием появлением колониестимулирующих факторов и развитием технологий клеточной сепарации с 70-х годов для получения гемопоэтических клеток крови вмести костного мозга стали использовать стволовые клетки периферической крови.

Читайте также  Цереброспинальные нарушения периферической нервной системы при ревматизме

Применение клеточных сепараторов значительно упростило проведение процедуры получения стволовых клеток крови, уменьшило число осложнений связанных с дачей наркоза и травматическим повреждения костной ткани.

Еще одним потенциальным источником СКК является пуповинная кровь, основным преимуществом которой является меньшая иммуногенность, однако малое количество стволовых клеток в материале ограничивает ее применение и используется преимущественно в педиатрии или у пациентов с массой тела до 50 кг.

Методика проведения миелотрансплантации различается в зависимости от ее вида (аллогенная или аутологичная), нозологической формы заболевания и ряда других факторов.

ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МИЕЛОТРАНСПЛАНТАЦИИ

При любой методике ТКМ/ТСКК можно выделить следующие этапы:

  • 1) определение показаний и противопоказаний;
  • 2) выбор донора (при аллогенной трансплантации);
  • 3) получение костного мозга/стволовых клеток их обработка, хранение и введение;
  • 4) кондиционирование (иммуносупрессивная терапия);
  • 5) профилактика и лечение осложнений периода цитопении;
  • 6) профилактика и лечение поздних осложнений.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАНИЙ И ПРОТИВОПОКАЗАНИЙ

Наиболее частыми показаниями к ТКМ/ТСКК являются онкогематологические и гематологические заболевания (лейкозы, злокачественные лимфомы, апластическая анемия, врожденные иммунодефициты и нарушения метаболизма).

Чаше всего ТКМ или ТСКК проводится во время полной ремиссии (ПР), частичной ремиссии (ЧР) или при рецидиве опухоли, чувствительном к химиотерапии. При первичной резистентности к цитостатической терапии результаты ТКМ резко ухудшаются, поэтому в этих случаях операция выполняется относительно редко.

При некоторых заболеваниях трансплантация является методом выбора (тяжелые формы апластической анемии, гемоглобинопатии, врожденных иммунодефицитов и нарушений метаболизма). В ряде случаев ТКМ/ТСКК проводится при солидных опухолях и аутоиммунных заболеваниях. Данная методика имеет возрастные ограничения: АутоТКМ/ТСКК может быть выполнена у лиц моложе 65 лет, АллоТКМ от HLA-идентичного родственника — моложе 55 лет, неродственная АллоТКМ — моложе 50 лет.

Проведение трансплантации противопоказано при:

  • 1) нарушении функции внутренних органов (почек, печени, легких, сердечно-сосудистой системы);
  • 2) активной инфекции;
  • 3) плохом общесоматическом статусе (индекс ВОЗ > I)
  • 4) резистентном к химиотерапии рецидиве солидной опухоли или
  • онкогематологического заболевания;
  • 5) рефрактерности к трансфузиям тромбоцитов.

ВЫБОР ДОНОРА

Совместимость костного мозга определяет результаты АллоТКМ. Родственными донорами считаются совместимые по системе HLA братья или сестры реципиента (сибсы). Родители и дети гаплоидентичны (имеют одну общую хромосому из каждой пары, т. е. совпадают между собой на 50%) и не могут быть донорами аллогенного костного мозга. Совместимые сибсы имеются лишь у 20-25% больных, в связи с чем в последние 10 лет активно внедряется АллоТКМ от неродственных HLA-идентичных доноров или частично совместимых родственных доноров.

МОБИЛИЗАЦИЯ, ОБРАБОТКА И ИНФУЗИЯ СТВОЛОВЫХ КРОВЕТВОРНЫХ КЛЕТОК

Аспирация костного мозга производится под эндотрахеальным наркозом из задних гребней подвздошной кости, при необходимости — также из передних гребней и грудины. Для этого используют удлиненные иглы типа иглы Кассирского и шприцы объемом 20 см3, содержащие гепарин. Во избежание значительного разведения периферической кровью из каждого прокола кости аспирируют не более 5-6 мл костномозговой взвеси, которую фильтруют и помещают в специальные контейнеры. В каждом контейнере подсчитывают количество ядросодержащих клеток. Для восстановления кроветворения при АутоТКМ требуется получить не менее 1,5×106 ядросодержащих клеток на кг массы тела реципиента, при родственной АллоТКМ — не менее 2х106/кг (у больных апластической анемией — не менее 3х106/кг), при неродственной АлТКМ — не менее 3х106/кг. Объем аспирируемой костномозговой взвеси составляет около 1,5 л.

Для сохранения жизнеспособного костного мозга перед АутоТКМ (между аспирацией и инфузией клеток проходит от 2-3 недель до нескольких лет) после фракционирования его консервируют в жидком азоте под защитой криопротектора (чаще всего — диметилсульфоксида).


А)

Б)

А) специальный сосуд (дюар) с жидким азотом для транспортировки контейнеров с костным мозгом
Б) извлеченный из сосуда контейнер с костным мозгом

Инфузия аллогенного, размороженного аутологичного костного мозга или СКК периферической крови проводится внутривенно, капельно после предварительного введения антигистаминных препаратов для предотвращения аллергических реакций.

ИММУНОСУПРЕССИВНАЯ ТЕРАПИЯ (КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ)

Задача кондиционирования — обеспечить глубокую депрессию иммунной системы, а при онкологических заболеваниях и уничтожение оставшихся опухолевых клеток при умеренной токсичности для других органов и систем, а также создании условий для успешного приживления трансплантата.

Для проведения кондиционирования используются стандартные протоколы, в которых указываются дни, часы, дозы и длительность введения цитостатиков, симптоматических препаратов (антибактериальных, седативных, противорвотных и др., объем и характер инфузии), при необходимости — порядок проведения лучевой терапии. Протоколы кондиционирования различаются в зависимости от характера заболевания и типа трансплантации.

ПРОФИЛАКТИКА И ЛЕЧЕНИЕ ОСЛОЖНЕНИЙ ПЕРИОДА ЦИТОПЕНИИ

Вскоре после окончания кондиционирования и введения СКК у больного развивается аплазия костного мозга (период отсутствия костного мозгового кроветворения), которая проявляется практически полным отсутствием клеток крови (панцитопенией) и продолжается в среднем 4 недели. Этот период опасен развитием тяжелых осложнений (инфекции, кровоточивость и т.д.).

Основную опасность в периоде цитопении представляют инфекционные осложнения, поэтому их профилактика, своевременное и адекватное лечение являются необходимым условием успешной ТКМ.

Профилактика инфекционных осложнений начинается в среднем за 2 недели до трансплантации и включает:

  • 1) помещение больного в стерильный бокс и проведение необходимых санитарно-гигиенических мероприятий (обработка кожи, слизистых оболочек и перианальной области дезинфицирующими растворами);
  • 2) подавление микрофлоры кишечника с помощью антибактериальных и противогрибковых препаратов.

Также по показаниям проводится переливание компонентов крови (эритроцитарная масса, тромбомасса, плазма).

Приживление костного мозга или СКК периферической крови констатируют по результатам анализа костного мозга. Вскоре количество нейтрофилов достигает > 0,5*109/л, а тромбоцитов > 20>

ЭСК для «чайников»

Эмбриональные стволовые клетки

Эмбриональные стволовые клетки и тканевые стволовые клетки – это разные вещи, и это надо хорошо понимать. Тканевые стволовые клетки находятся в очень большом количестве тканей нашего организма. Они отвечают за то, что у нас обновляется кожа, гематопоэтические стволовые клетки находятся в костном мозге, делают кровь. Недавно обнаружили нейрональные стволовые клетки.

Все эти клетки имеют некое общее свойство с эмбриональными стволовыми клетками – все они находятся на некоторой стадии недоразвития. Они недодифференцированы.

Эмбриональные клетки находятся в самом низу этой пирамиды, а тканевые стволовые клетки находятся уже повыше, поэтому их называют «мультипотентными», то есть они имеют потенциал к тому, чтобы превращаться в разные клетки организма обычно в пределах одной ткани. Поэтому их нельзя путать друг с другом. Остальные свойства этих клеток тоже довольно сильно отличаются.

  • С.Л. Киселев, М.А. Лагарькова. Эмбриональные стволовые клетки человека. Журнал Природа, 2006 г., номер 10

Эмбриональные стволовые клетки получают из 5-дневного эмбриона человека. Другими словами это эмбрион, в котором, на самом деле, находится порядка нескольких сотен клеток. Это бластоциста – такой шарик, заполненный эмбриональными стволовыми клетками. Их можно выделять в культуру, они хорошо растут, они делятся практически бесконечно. В первый раз для человека их выделили более чем 14 лет назад и линии, которые тогда выделили, до сих пор культивируют лаборатории и они не меняют своих свойств. Получается, что мы умеем искусственно поддерживать эти эмбриональные клетки в «подвешенном» состоянии, в состоянии, в котором они находятся в эмбрионе.

  • Philonenko ES, Shutova MV, Chestkov IV, Lagarkova MA, Kiselev SL. Current progress and potential practical application for human pluripotent stem cells.

У них, в отличие от тканевых стволовых клеток, помимо бессмертности и самовозобновления есть прекрасное свойство – это те клетки, из которых строится весь организм. То есть они могут дифференцироваться в любую взрослую клетку организма. Это свойство называется плюрипотентностью. Это очень важное свойство. Есть тесты на плюрипотентность. Например, мы можем сделать из мышиных клеток собственно мышь, введя их в бластоцисту мыши. То есть можно сделать мышь, полностью созданную из клеток, которые культивируют в лаборатории. Понятно, что мы не можем сделать человека, поэтому единственный тест, аналогичный мышиному, когда мы вводим эти эмбриональные стволовые клетки человека подкожно иммунодефицитной мыши, то есть той, у которой нет иммунного ответа. Часто на месте ввода этих клеток получается тератома – доброкачественная опухоль, она состоит обычно из тканей, принадлежащих к трем зародышевым листкам. Это говорит о том, что in vivo, то есть вживую, а не только in vitro, эмбриональные стволовые клетки человека могут дифференцироваться во все разнообразие тканей. Возможно, именно с этим связаны все страхи по поводу того, что они похожи на раковые клетки, поскольку они могут бесконечно делиться и образовывать тератомы в иммунодефицитных мышах. Но, на самом деле, раковые клетки бывают очень разные. И раковые клетки – это некие сломанные клетки, у которых сломан механизм самоподдержания и превращения во что бы то ни было. У эмбриональных же стволовых клеток, которые растут в культуре, ничего не сломано. Мы их поддерживаем в том состоянии, в котором они находятся в природе, то есть мы их можем контролировать.

Контролем судьбы клеток занимаются тысячи ученых, потому что эта область открывает прекрасные перспективы, когда мы можем взять эмбриональные стволовые клетки и искусственным путем сделать из них сердце, легкое, печень, все что угодно. Во-первых, это очень интересно, поскольку для биологов ЭСК это такое Lego, они могут проходить пути дифференцировки, и с их помощью можно проследить пути развития и пути превращения одной ткани в другую,. Во-вторых, если нам нужно протестировать, как лекарства влияют на эмбриональные клетки или на разные пути развития, мы можем делать это изначально в пробирке, что тоже очень удобно. Плюс мы можем вносить в эти эмбриональные клетки какие-то мутации, например нокауты, то есть выключать какие-то гены, которые важны, например, в эмбриональном развитии, и смотреть что будет. Если мы говорим про эмбриональные стволовые клетки мыши, мы даже можем наблюдать фенотип, то есть то, как проявляется включение тех или иных генов на разных стадиях развития.

Эмбриональные стволовые клетки берут из эмбрионов, которые остались после процедуры ЭКО. Обычно их делают небольшое количество, часть из которого подсаживают, часть нет. Ту часть, которые не подсаживают, с позволения пациентов, родителей, отдают на нужды лаборатории. И в этом нет никакого, на мой взгляд, живодерства, потому что это пятидневные зародыши, это бластоцисты, несколько сотен клеток, в которых нет разделения ни на нервную систему, ни какую бы то ни было. И как мы знаем уже из практики, это неспециализированные клетки, из которых может получиться все, что угодно. Однако может не получиться, поскольку никто не знает, разовьется этот конкретный эмбрион или нет.

  • International Society for Stem Cell Research (Providing a global forum for stem cell research and regenerative medicine)

Сейчас эмбриональные стволовые клетки в практике, в биомедицине кроме каких-то фундаментальных вещей используются как универсальный поставщик разнообразных тканей. И, учитывая, что мы можем делать более дифференцированные производные и научились их делать в довольно большом количестве, то можно пытаться делать какую-то заместительную тканевую терапию. То есть выращивать некую ткань, которая будет приживаться на месте поврежденной. Сейчас есть несколько клинических испытаний (проводятся на производных эмбриональных стволовых клеток), и одни из самых многообещающих тестов – это тесты на олигодендроцитах, которые получены из эмбриональных стволовых клеток. Эти олигодендроциты, это эмбриональные стволовые клетки, которые запущены в сторону нейронального развития, но это не конечная ветвь. Они еще могут развиваться дальше. Идея теста заключается в том, что когда происходит некая травма нервной системы, когда нейроны восстанавливаются, они не могут восстанавливать миелиновую оболочку вокруг них, а без нее сигналы не проходят. И олигодендроциты – это те клетки, которые создают миелиновые оболочки. Сейчас клинические тесты проводятся всего на 10-20 пациентах, потому, что главный вопрос в этих тестах сейчас состоит в том безопасны или нет эти клетки. Сегодня все еще есть страхи насчет того, что они, попадая в живой организм, будут вести себя непредсказуемо. Сейчас уже сделаны успешные тесты на крысах и на обезьянах. И пациенты, на которых делаются эти тесты, это пациенты довольно строгой группы, у которых были травмы позвоночника, в течение недели до того как эти клетки им подсаживают. Предполагается, что на таких ранних стадиях травматического восстановления как раз эти олигодендроциты помогают пациенту восстановиться и восстановить связи в его спинном мозге. На крысах и на обезьянах это получается.

Еще одна ветвь, по которой идут клинические испытания, это получение клеток пигментного эпителия из эмбриональных стволовых клеток. Пигментный эпителий – это сетчатка глаза и с ней связано очень много болезней как генетических, так и просто старческих. Например, дистрофия сетчатки – истончение сетчатки, когда люди постепенно перестают видеть. Сегодня мы довольно эффективно умеем делать из эмбриональных стволовых клеток клетки пигментного эпителия. Ученые пытаются подсаживать эти клетки пигментного эпителия больным дистрофией сетчатки. Глаз – очень удобная модель для контроля приживаемости трансплантата.

Предварительные тесты показывают, что все идет хорошо, и пациенты буквально прозревают. Но это предварительные исследования. И пока такая практика не ушла не то, что в клинику, но и ни в какие более серьезные группы пациентов. Поэтому пока еще рано говорить о всеобщем клиническом применении этих клеток. Но, тем не менее, уже понятно, что это можно делать. Так и до эры клинического применения стволовых клеток еще очень далеко. Все опыты с производными эмбриональных стволовых клеток затрудняются тем, что все-таки это клетка другого человека. Иммунологически они бывают, так же как и органы трансплантации, несовместимы с пациентом. В этом заключается самая большая проблема трансплантации с использованием производных эмбриональных стволовых клеток.

Автор – кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории генетических основ клеточных технологий Института общей генетики РАН.

Что такое стволовые клетки?

Стволовые клетки – это клетки-предшественники всех клеток и тканей нашего организма. Стволовые клетки способны поддерживать свою численность с помощью деления и обладают способностью дифференцироваться (превращаться) в различные типы клеток.

Когда стволовые клетки делятся, они могут формировать больше себе подобных клеток или больше других типов клеток. Например, стволовые клетки кожи могут сформировать больше стволовых клеток кожи или они могут сделать больше дифференцированных клеток кожи, которые имеют свои собственные конкретные функции, такие как выработка пигмента меланина.

Стволовые клетки человека условно разделяют на гемопоэтические и мезенхимальные.

Гемопоэтические (кроветворные) стволовые клетки (ГСК) образуют разнообразие клеток крови, определяющих иммунитет, борющихся с инфекциями, переносящих кислород и участвующих в процессах свертывания крови. История клинического применения гемопоэтических стволовых клеток началась более 60 лет назад, и сейчас трансплантация гемопоэтических стволовых клеток — метод первого выбора при лечении гематологических, некоторых онкологических и ряда иммунологических и наследственных заболеваний.

Мезенхимные (стромальные) стволовые клетки (МСК) способны превращаться в клетки костной, хрящевой, соединительной ткани, формировать элементы кровеносных сосудов. Кроме восполнения утраченных элементов этих тканей, мезенхимальные стволовые клетки синтезируют большой набор биологически активных веществ, с помощью которых могут изменять поведение других типов клеток, например, клеток иммунной системы.

Гемопоэтические стволовые клетки можно получить из костного мозга, периферической крови (после введения специальных препаратов) и из пуповинной крови. Если в первые десятилетия практически единственным источником служил костный мозг, то с 1988 года — с момента первой (и сразу успешной) трансплантации пуповинной крови профессором E. Gluckman мальчику с анемией Фанкони – пуповинная кровь заняла достойное место в современной трансплантологии.

Но даже в менее «экстремальных» ситуациях, при возможности подбора донора костного мозга, предпочтение может быть отдано именно трансплантации пуповинной крови — за счет сниженных рисков отторжения и возникновения реакции трансплантат против хозяина (РТПХ). Поэтому пуповинная кровь становится все более востребованным источником гемопоэтических стволовых клеток для трансплантации, и на сегодняшний день, по данным WorldMarrowDonorAssociation (WMDA), проведено более 30 000 трансплантаций пуповинной крови.

Такие биологические функции мезенхимальных стволовых клеток сделали их востребованным источником для регенеративной терапии: к концу 2017 года в международной базе клинических испытаний зарегистрировано более 780 исследований с использованием МСК (https://clinicaltrials.gov). Многообещающие результаты были получены при применении МСК для восстановления тканей при травмах опорно-двигательного аппарата, язвах и ожогах, для профилактики и/или лечения реакции трансплантат против хозяина при онкологических заболеваниях, при терапии иммунопатологических процессов, ишемии нижних конечностей, патологии сердечно-сосудистой системы, дегенеративных процессов в хрящевой ткани и даже в реконструктивной стоматологии. Важно, что по результатам всех клинических исследований применение МСК не приводит к возникновению серьезных побочных эффектов.

В качестве основных источников получения мезенхимальных стволовых клеток выступают костный мозг, жировая ткань и ткани пуповины. В отличие от МСК костного мозга и жировой ткани, мезенхимальные стволовые клетки пуповины – это молодые клетки, не подвергавшиеся действию негативных факторов внешней среды и поэтому обладающие высокой функциональной активностью.

Существует несколько источников стволовых клеток человека:

  • костный мозг;
  • жировая ткань;
  • периферическая кровь;
  • пуповинная кровь (забор стволовых клеток пуповинной крови производится только в момент рождения ребенка)
  • ткань пуповины

Почему стволовые клетки важны для вашего здоровья?

Когда мы получаем травму или заболеваем, наши клетки тоже повреждаются или погибают. Когда это происходит, стволовые клетки активируются. Стволовые клетки обеспечивают восстановление поврежденных тканей и заменяют старые и отмирающие клетки. Таким образом, наши стволовые клетки поддерживают наше здоровье и предотвращают наше преждевременное старение. Стволовые клетки — наша собственная армия микроскопических врачей.

Какие существуют виды стволовых клеток?

Существует много различных видов стволовых клеток. Ученые считают, что каждый орган нашего тела имеет свой собственный специфический тип стволовых клеток. Например, наша кровь происходит из стволовых клеток крови (также известных как гемопоэтические клетки). Однако стволовые клетки присутствуют и на самых ранних этапах развития человека, и когда ученые выращивают эти клетки в лабораторных условиях, их называют эмбриональными стволовыми клетками.

Причиной, по которой ученые заинтересованы в эмбриональных стволовых клетках, является то, что работа эмбриональных стволовых клеток заключается в создании каждого органа и ткани в нашем организме во время нашего развития. Это означает, что эмбриональные стволовые клетки, в отличие от взрослых стволовых клеток, потенциально могут сформировать любую клетку из сотен различных типов клеток человека. Например, в то время как стволовые клетки крови могут производить только клетки крови, эмбриональные стволовые клетки могут формировать клетки крови, кости, кожи, мозга, и так далее.

Что такое индуцированные плюрипотентные стволовые клетки?

Ученые и врачи очень рады новому типу стволовых клеток, которые называются индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS). Рады потому, что эти клетки имеют почти все те же свойства, что и эмбриональные стволовые клетки, но происходят они не из эмбриона. Это снимает многие этические проблемы, связанные с практическим применением стволовых клеток. Кроме того, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки получают из дифференцированных клеток самого пациента, а это означает, что iPS клетки могут быть возвращены пациенту без риска иммунного отторжения, что очень важно для любой трансплантации стволовых клеток.

Что нас ждет в будущем? Как стволовые клетки могут изменить процесс лечения?

В природе главная задача стволовых клеток — это замена больных или старых клеток на новые. Ученым пришла идея использования стволовых клеток в качестве терапии для пациентов с широким спектром медицинских заболеваний. Идея заключается в том, чтобы внести стволовые клетки или дифференцированные клетки, происходящие из стволовых клеток, в организм пациента, и таким образом использовать естественную способность стволовых клеток исцелять для излечения пациента. Например, цель трансплантации стволовых клеток в качестве терапии пациенту с инфарктом заключается в том, чтобы пересаженные стволовые клетки восстановили поврежденные ткани сердца. Запас стволовых клеток взрослого человека очень невелик, и поэтому мы обладаем ограниченными возможностями для восстановления нашего поврежденного организма.

Возвратимся к примеру сердца. Собственные стволовые клетки сердца самостоятельно просто не в состоянии восстановить ущерб от инфаркта, но пересадка миллионов стволовых клеток обладает гораздо более мощным потенциалом к обновлению поврежденных тканей. Поэтому, трансплантируя пациентам стволовые клетки, мы повышаем способность организма к самоисцелению, достижение которого лежит за пределами возможностей ограниченного количества наших собственных стволовых клеток. Некоторые проблемы требуют разрешения до того, как лечение стволовыми клетками станет более распространенным методом, включая вопросы безопасности (так как стволовые клетки могут потенциально формировать опухоли), а также проблемы иммунного отторжения.

Несмотря на это, стволовые клетки, вероятнее всего, усовершенствуют медицину и, вполне возможно, что через одно или два десятилетия большинство из нас будут знать кого-то или будут теми, кто получил трансплантацию стволовых клеток. Стволовые клетки перспективны для лечения большинства основных болезней, с которыми люди сталкиваются в течение их жизни, в том числе рака, сердечно-сосудистых заболеваний, болезни Паркинсона, рассеянного склероза, инсульта, болезни Хантингтона, травм спинного мозга и многих других заболеваний.

Какие методы лечения стволовыми клетками доступны уже сейчас, и почему многие врачи рекомендуют, чтобы вы их рассматривали с осторожностью и только в крайних случаях?

В настоящее время несколько видов трансплантации стволовых клеток, безопасность и эффективность которых были доказаны учеными, доступны для пациентов. Лучшим примером является трансплантация костного мозга. Однако многие непроверенные методы лечения стволовыми клетками сейчас рекламируются и предлагаются по всему миру. Часто эти процедуры привлекают много внимания, особенно когда это лечение получают знаменитости или звезды спорта. Ученые и врачи, которые специализируются в области лечения стволовыми клетками, относятся к таким неподтвержденным видам трансплантаций с осторожностью, поскольку неясно, являются ли эти процедуры действительно эффективными и безопасными. Известны случаи, когда пациенты погибали от такого лечения. Да, это разумно — рассмотреть все варианты, когда человек сталкивается с потенциально неизлечимым состоянием или болезнью. Поэтому мы рекомендуем рассматривать такие методы лечения только в качестве крайней меры и только после разговора с вашим личным врачом.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: