ПЕРСПЕКТИВЫ ИЗУЧЕНИЯ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК

Одним из актуальных вопросов современной медицины является изучение роли стволовых клеток для организма. В настоящее время появились доказательства того, что регенерация тканей в течение всей жизнедеятельности живых организмов происходит благодаря стволовым клеткам.

Большая часть клеток нашего организма специализирована. То есть клетки соответствуют и определяют специфические функции органов и тканей и  определяются этими функциями. Всего в организме человека насчитывается двести типов специализированных клеток. На самых ранних этапах развития эмбриона клетки не специализированы. Такие клетки называются стволовыми, так как распологаются в основании воображаемого ствола генеалогического древа клеток, которое венчает крона из различных специализированных клеток [4].

Различные исследования в сфере стволовых клеток крови стали развиваться в начале 50-х годов. Изучались кинетики клеточных популяций в быстро регенерирующихся тканях, например, эпителий кишечника, эпидермис, кровь. В них наблюдается быстрая смена дифференцированных клеток.

В процессе гемопоэза каждый час у человека сменяется один миллиард эритроцитов и сто миллионов лейкоцитов. Такое число специализированных клеток, может быть обеспечено только за счет пролиферации некоторого количества самоподдерживающихся клеток, которые рассматриваются как стволовые.

Основополагающие элементы концепции стволовых клеток были разработаны при изучении системы гемопоэза и в дальнейшем распространены на другие быстро обновляющиеся ткани, в частности эпидермис. В последнее время стало известно о том, что стволовые клетки присутствуют и в центральной нервной системе, где ранее их существование не предполагалось.

Стволовые клетки обладают способностью к размножению и дифференцировке в различные специализированные клетки под влиянием эпигенетических факторов. Они является универсальным источником для регенеративных и репаративных процессов организма, так как им принадлежит роль замены погибшей клетки.  А.Л. Кухарчук, В.В. Радченко, В.М. Сирман в своей книге «Стволовые клетки: эксперимент, теория, клиника» пишут, что в организме со временем происходят нарушения, которые он самостоятельно не может исправить, так как количество стволовых клеток в органах и тканях ограничено и детерминировано генетически. Стволовые клетки мигрируют в область повреждения тканевых зон организма, встраиваются в них и дифференцируются в различные специализированные клетки. Это открывает перспективу излечения тяжелых заболеваний, таких как онкологические заболевания, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, заболевания иммунной системы, крови и других. Помимо этого, благодаря стволовым клеткам будет возможно  увеличение продолжительности жизни [6].

Основными свойствами эмбриональных стволовых клеток являются: их плюрипотентность (способность к дифференцировке в разные виды соматических клеток, в условиях in vitro и in vivo, неограниченный пролиферативный потенциал с сохранением фенотипа [3]. Эмбриональные стволовые клетки дифференцируются в в производные трех зародышевых листков -  эктодерму, мезодерму и энтодерму.

Для изучения процессов дифференцировки эмбриональных стволовых клеток и воздействия клеточного окружения на этот процесс in vivo применяют пересадку стволовых клеток в разные органы взрослых животных (печень, мозг, сердце и другие) и последующего мониторинга за судьбой этих клеток.

Для дифференцировки стволовых клеток по определенному направлению используют разнообразные химические соединения. Например ретиноевую кислоту. Если использовать различные концентрации ретиноевой кислоты, то будем наблюдать дифференцировку эмбриональных стволовых клеток либо в миогенном, либо в нейрональном направлении [1].

Гемопоэтические стволовые клетки костного мозга, дифференцированные в миоциты и сосудистые структуры могут быть использованы для лечения инфарктов и других заболеваний сердечно-сосудистой системы, как показывают нам опыты на животных. Следует заметить, что положительный исход наблюдался только при трансплантации стволовых клеток сублетально облученным животным, или  тем животным, у которых иммунная система подверглась изменениям [2].

При дифференцировки стволовых клеток наблюдается экспрессия антигенов МНС (Major Histocompatibility Complex — это главный комплекс гистосовместимости).  Он был выявлен, благодаря способности вызывать при пересадке ткани сильнейшую реакцию отторжения трансплантата в пределах одного вида животных.  Комплекс таких генов присутствует у позвоночных животных и является уникальным для каждого [5]. В результате несовпадения по антигенам МНС наблюдается несовместимость клеток донора с клетками реципиента. Таким образом, нужно преодолеть барьер гистонесовместимости при трансплантации аллогенных клеток [8].

На протяжении всей жизни клетки организма подвержены изменениям, обусловленными различными факторами, выраженными в их антигенной структуре. Следует сказать, что при некоторых условиях гены не экспрессируются.  При изменении условий может произойти активация «молчавших» генов и наоборот, репрессии активных. Это может повлечь серьезные перестройки организма. Особенно, если это касается изменений в молекулах главного комплекса гистосовместимости, т.к. это ведет к несовместимости тканей реципиента с трансплантируемым материалом [7]. Если применить воздействие на эффекторные клетки иммунной системы, то можно обеспечить иммунологическую толерантность. Например, в медицинском центре университета Стэнфорд пациент, после операции сразу получает сеансы лучевой терапии и  дозу иммунодепрессантов. В это же время в костный мозг вводятся гемопоэтические стволовые клетки донора. Эти клетки вступают в контакт с клетками кроветворной и иммунной системы реципиента. В последствии, создается химерный костный мозг и у реципиента развивается иммунологическая толерантность к трансплантируемому материалу донора.

Н. И. Мезен, З. Б. Квачева, Л. М. Сычик в методическом учебном пособии пишут, что под воздействием селективных индукторов стволовые клетки могут дифференцироваться в клетки остеобласты, эндотелия, адипоциты, хондроциты, скелетные миобласты и другие типы клеток [4]. Существуют много различных способов, позволяющих применять клеточную терапию без риска иммунной несовместимости. В настоящее время главная задача ученых всего мира найти способ индукции иммунологической толерантности, который обеспечит стопроцентную совместимость трансплантируемого материала и не нанесет ущерб здоровью реципиента, произведя положительный лечебный эффект. Для этого нужно подробно изучить механизмы иммунного ответа организма в различных состояниях.

Таким образом, получение эмбриональных стволовых клеток и методы  манипулирования с  ними, являются важными достижениями науки на рубеже третьего тысячелетия.

Стволовые клетки несут огромные возможности: от восстановления поврежденных органов и тканей до лечения серьезных заболеваний.

Результаты последних исследований раскрывают новые возможности в сфере клеточной терапии. Репрограммирование соматических клеток человека в плюрипотентные стволовые клетки, а в дальнейшем их дифференцировки в клетки различных типов и последующей трансплантацией поможет пациентам, страдающим неизлечимыми заболеваниями.

Современная медицина, безусловно, должна опираться на фундаментальных достижениях клеточной биологии.

Список литературы:

1. Вершигора А.Е. Основы иммунологии. – 1980. – 503 с.
2. Дыбан А.П., Дыбан П.А. Стволовые клетки в экспериментальной и клинической медицине // Мед.акад.журн. – 2002. – Т.2, № 3. – С.3–25.
3. Кухарчук А.Л., Радченко В.В., Сирман В.М. Стволовые клетки: эксперимент, теория, клиника. – 2004. – 504 с.
4. Мезен Н. И., Квачева З. Б., Сычик Л. М. Стволовые клетки: учеб. - метод. пособие /– 2-е изд., доп. – Минск: БГМУ, 2014. – 62 с.
5. Ройт А. Основы иммунологии. – 1991. – 327 с.
6. Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. // Иммунология. – 2000. – 582 с.
7. Сингер М., Берг П. Гены и геномы. – 1998. – Т.1. – С.115–130.
8. Сухих Г.Т. Бюл. экспер. биол. мед. – 2001. – Т.126. – Прил. 1. – С.3–13